铁路北斗数据密码安全防护系统设计

研究适用于铁路北斗数据的安全防护的应用技术,以解决各类铁路北斗终端测量装置的敏感数据在传输过程中可能存在被窃取和篡改的风险等问题。依托铁路北斗应用服务平台,结合运用密码芯片防护技术,设计北斗数据密码安全防护系统,对敏感数据进行安全加密传输,以保障相关应用数据的机密性、完整性、可用性和可认证性,对北斗技术在铁路行业的实际应用具有重要的意义。     

GPS/BDS联合解算的列车高精度实时定位方法

为了构建智能化列车运行控制体系,针对卫星导航的铁路应用,开展了列车定位优化方法的研究;利用广播星历实时特性,借助框架转换模型为系统提供实时、准确、统一的时空参考;结合误差模型校正系统中与定位相关的误差,以降低定位解算复杂度;为了进一步优化系统定位性能,提高定位精度,提出一种基于GPS/BDS多星座联合解算的非差载波相位定位方法;利用京沈高铁实际数据进行仿真,对比了单星座定位方法和多星座定位方法的信号几何分布和定位误差;为了进一步验证提出定位方法的性能,利用同一组数据,将定位结果与传统伪距单点定位结果进行对比。试验结果表明:在测试期间,GPS和BDS单星座定位方法的可见卫星平均数分别为9.2和13.4颗,几何精度因子平均数分别为2.341 7和2.272 1;GPS/BDS多星座定位方法可见卫星平均数为22.5颗,几何精度因子平均数为1.264 6,因此,多星座定位方法能够成倍增加可见卫星数,优化卫星信号几何分布,在卫星信号连续变化条件下保证精确、连续定位;在卫星信号稳定区域内,伪距单点定位和提出的定位方法在空间三维方向上的定位均方根误差分别为5.396 1、5.569 7、2.831 2和0.976 1、0.988 8、0.861 8 m,在卫星信号受限区域内,伪距单点定位和提出的定位方法在3个方向上均方根误差分别为7.245 9、7.056 3、3.756 2和1.561 2、1.603 1、1.215 5 m,因此,相比于传统伪距单点定位,提出的定位方法能够在多个场景下获得更高的定位精度。      

基于结构性字典学习的高光谱遥感图像分类

为提高高光谱遥感图像的分类精度,提出了一种新的结构性稀疏表示及字典学习的高光谱遥感图像分类方法.该方法能同时利用高光谱遥感图像像素间的空间及光谱关系得到表示每个像素的字典,被划分为同一像素组的像素具有通用的稀疏模式;由字典计算图像的稀疏表示系数获得遥感图像的稀疏表示特征;利用线性支持向量机算法实现对高光谱遥感图像的分类.对AVIRIS和ROSIS高光谱遥感图像进行的实验结果表明:提出的方法比普通字典学习分类精度分别提高0.041 1和0.046 6,Kappa系数分别提高0.179 3和0.056 3.      

铁路基础设施位移数据预测模型研究

线路安全是铁路运营的重要前提，我国铁路跨度广、行车环境复杂，当铁路基础设施稳定性产生改变时往往会严重影响行车安全。文章采用长短期记忆（LSTM,Long Short-Term Memory）模型对基于全球导航卫星系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）的铁路基础设施监测系统的形变监测数据进行建模预测，实现对铁路基础设施灾害的早期预警，并与多种传统时间序列预测模型进行对比，结果表明，LSTM模型具有更好的性能。     

BDS-3精密单点定位在铁路勘测中的应用研究

为研究第三代北斗卫星导航系统（BDS-3,BeiDou Navigation Satellite System-3）精密单点定位技术（PPP,Precise Point Positioning）在铁路勘测应用中的可行性，文章推导了BDS-3任意双频非差非组合PPP通用函数模型，并采用该模型对BDS-3卫星B1I、B3I、B1C和B2a信号形成的5种双频组合进行PPP解算和性能分析，利用某铁路观测数据，对BDS-3进行PPP解算。结果表明，所有观测时段内可见卫星数约为7～11颗，空间位置精度因子（PDOP,Position Dilution of Precision）值约为2.0，可见卫星数较多，且空间几何分布良好；在静态和仿动态解算模式下，在水平和高程方向均可实现厘米级的定位精度。该研究可为BDS-3精密单点定位技术在铁路勘察中的应用提供参考。     

铁路北斗检测认证实验室建设方案研究

铁路北斗检测认证实验室是是保障北斗卫星导航系统在铁路应用质量的重要基础支撑。结合铁路北斗应用现状及需求,阐述铁路北斗检测认证实验室的建设目标和建设原则,明确实验室的主要功能及建设内容,提出该实验室系统的总体结构及网络与虚拟化计算环境设计,简要论述建设该实验室涉及的关键技术,以期为实验室建设任务的实施提供参考。     

铁路北斗地基增强系统构建及基准站选址研究

通过分析卫星导航系统在我国铁路领域的应用现状,结合北斗地基增强系统的技术特点,提出了构建铁路北斗地基增强系统的设想,并进一步论述了铁路北斗地基增强系统的系统构架及组成,综合分析了北斗卫星高精度定位技术在铁路行业的应用领域,详细阐述了在铁路行业建设北斗卫星地基增强系统基准站的选址原则、步骤和观测数据处理与分析方法,为今后铁路北斗地基增强系统基准站建设提供参考。     

高铁CPⅡ控制网BDS/GPS快速测量对比试验分析

随着BDS-3的升空运行，GNSS多星座观测条件得到显著改善，面对新一代北斗卫星导航系统，TB 10601—2009《高速铁路工程测量规范》的控制网观测时长以及作业效率的性能有待评估分析。首先，根据单GPS、GPS+BDS卫星可见性分析全球PDOP值的变化情况；然后，推导其基线解算精度随观测时长变化的先验模型；最后，以某高铁线路CPⅡ控制网的观测数据为例，通过自编软件实现单BDS、单GPS、GPS+BDS三种模式的基线解算。结果显示，相比单GPS、GPS+BDS在我国的PDOP值能够降低0.7～1.6,且相对定位精度(观测时长约16 min)与单GPS(观测时长60 min)相当。示例结果中，GPS+BDS平面和高程方向定位精度分别为4.3 mm和10.9 mm,相比单GPS分别有54%和57%的提升。结果表明，在高铁CPⅡ控制网测量中，GPS+BDS能够将观测时长缩短为规范的34%,且满足GPS所要求的指标，并对规范修订具有一定参考价值。