基于Neo4j图数据库和UWB技术的铁路数据中心智能定位系统

针对铁路各级数据中心对室内定位的需求,设计了基于Neo4j图数据库和超宽带（UWB,Ultra Wideband）技术的智能定位系统。使用Neo4j图数据库对数据中心进行建模,通过UWB技术实现数据中心室内高精度定位。该系统可实现机房安全区域管控和人员实时监控等功能,为机房巡检机器人等自动化运营维护（简称：运维）设备提供最优路径,提高铁路数据中心运维水平和效率,为新一代铁路数据中心建设提供技术支撑。     

基于多源数据融合的城市轨道交通人员综合监测及运营管理系统研究

针对城市轨道交通车站运营管理和安全保障需求,结合移动终端检测、超宽带(UWB,Ultra Wide Band)定位技术、智能视频分析及多源数据融合等技术,研究开发了城市轨道交通人员综合监测及运营管理系统;介绍了系统构成及逻辑架构,着重描述现场信息采集设备部署方案、应用功能及关键技术。该系统可实现信息智能采集、人员状态综合监测、人员状态预测预警、车站应急管理等功能,有助于增强车站运营安全保障能力,促进智慧车站发展。     

基于超宽带技术的地铁车站盲障人士定位方案

为确保视觉障碍人士(以下简称“盲障人士”)在地铁站内行走的安全，从盲障人士站内乘车的定位需求出发，对比各类定位技术后确定采用UWB(超宽带)技术，研究基于UWB技术的地铁车站盲障人士定位方案。对多种UWB技术定位算法的优缺点进行对比，确定采用TW-TOF(双向飞行时间测距)法和TDOA(到达时间差)法作为UWB技术的定位算法，并在此基础上开展基站布设间距测试和信号刷新频率测试。测试结果表明：在保证0.5 m的定位精度条件下，最小定位单元的基站布设需保持12 m的横向间距和10 m的纵向间距；信号刷新频率设置为1 Hz较为适宜。     

车载设备内置超宽带天线研究

根据紧耦合能够有效拓展天线工作带宽的原理,结合天线在强耦合安装环境下阻抗的变化规律,研究贴片与金属地对天线阻抗的影响,提出了一种能够嵌入金属机箱的超宽带共形天线。通过仿真技术表明:该天线在0.8~3.2 GHz频段范围内的S_(11)均小于-10 dB,且天线增益大于3 dBi。可见,设计的天线能够满足列车无线通信系统对宽频带和共形的性能需求。     

基坑工程定位系统与BIM模型共建技术

城市轨道交通工程建设施工安全管理要求高,越来越多的先进技术手段被用于施工现场安全管理,其中,BIM建模和人员定位系统在明挖基坑工程中广泛应用。然而,将基于UWB(超宽带)定位技术的人员二维空间定位数据叠加到三维模型中时,由于维度不同,数据无法实现三维匹配。为解决数据匹配问题,依托北京地铁12号线北岗子站基坑工程,通过将基坑土方模型进行分层建模,并创建人员模型X方向自变量与Z方向因变量的关系式,土方模型随施工进度逐层挖除,人员模型Z坐标与土方模型动态吻合,实现人员定位与BIM模型的三维共建,从而实现定位数据在BIM模型上的融合展示。通过实际工程对三维共建技术进行应用与验证,为其他类似工程三维共建提供实例参考。     

城市轨道交通信号故障下列车应急运行控制研究

随着城市轨道交通客流量快速增长,信号系统在保障列车运行安全方面越来越重要。信号系统故障会导致中心调度员无法快速掌握现场列车运行情况,同时影响司机人工驾驶的安全和效率。文章结合超宽带(UWB)通信定位技术、列车智能检测系统(TIDS)技术、接入点(APN)公网通信及视频信号人工调用等技术,实现故障应急情况下列车运行控制。通过研制相应设备,开展单传感器试验、多传感器融合试验、系统功能试验,最终验证系统满足故障应急情况下的列车运行效率要求,有力支撑城市轨道交通安全、高效运营。     

超宽带无线电技术及实际应用

阐述了超宽带技术—UWB的定义、特点、与目前所使用的窄带通信的区别,以及UWB系统的组成和在通信领域中的实际应用。     

一种超宽带(UWB)正交成形脉冲设计方法

超宽带(UWB)扩频通信是一种当前短距离无线连接中的关键技术,而成形脉冲设计是关系到UWB系统性能的关键因素,也是当前的研究热点。本文基于压缩Chirp脉冲和Hermite矩阵特征向量,提出一种新的超宽带正交成形脉冲设计方法。首先利用压缩Chirp脉冲产生UWB的脉冲波形;然后构造Hermite矩阵,根据其特征向量对UWB成形脉冲进行正交化,用于支持多用户系统。仿真结果表明,利用该方法产生的UWB正交成形脉冲,能更好地满足UWB标准中频谱模板的要求,具有优良的频谱利用率和较好的自相关与互相关特性。同时,依据该方法设计脉冲具有较大灵活性,能够有效抑制与无线局域网(WLAN IEEE802.11a)的同频干扰。     

一种6～8 GHz超宽带天线的设计分析

设计印刷在有限大聚四氟乙烯板上的叶状偶极天线,设计的工作频带是6-8 GHz。应用结合完全匹配层（PML）技术的时域有限差分（FDTD）方法,对天线的阻抗特性和远区辐射场的分布进行了研究。结果表明：在没有任何加载的情况下,与50Ω馈线相连时,在设计的主频带内,其电压驻波比小于1.6,在几个不同频率点的辐射场方向图表现出良好的稳定性。该天线的特性能够满足超宽带的要求,可用于无载波超宽带无线数据通信系统。     

并联介质加载环天线的脉冲辐射特性研究

介绍一种由环天线和介质块并联组成的小型化方向性脉冲天线,分析环天线的辐射机理,应用时域有限差分(FDTD)方法和完全匹配层(PML)技术对天线的辐射特性进行了研究。研究结果表明,该天线具有良好的方向性,辐射脉冲保形性较好,选择合适加载的情况下,连接50Ω的馈线,电压驻波系数小于3时,天线的阻抗带宽达到2.8 GHz(从2.8 GHz到5.6 GHz),其相对带宽为66.7%。该天线具有轮廓低、扁平化的特点,并且容易集成到系统中,可用于无载波超宽带无线数据通信系统。     

隐蔽空间下超宽带TDOA定位算法研究

针对隧道等隐蔽空间环境复杂,干扰严重,最小二乘位置解算方法定位精度低的情况,研究一种结合最小二乘(Least Square,LS)位置求解方法的BP(Back Propagation)神经网络定位算法。首先基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)系统到达时间差(Time Difference Of Arrival,TDOA)利用最小二乘法进行位置解算,然后根据解算得到的初始位置进行TDOA测量值修正,BP神经网络基于修正后的TDOA对LS定位结果进行优化。仿真结果表明,该方法可以有效克服非视距误差影响,定位精度大幅提高,且在不同误差环境下具有一定通用性。     

基于无线自组网技术的地铁“智慧工地”系统研究

为解决地铁施工现场缺乏通信覆盖、作业进度不透明、关键工序远程监视不到位、施工进度管理低效等问题，研发基于无线自组网和物联网定位技术的地铁“智慧工地”数字化管理平台系统。该系统基于Mesh、UWB、Zigbee技术，融合视频监视、语音对讲、WIFI覆盖，开发B/S架构管理平台软件，综合地铁站后四电专业施工管理的工区监视、进度管理、人员防护、电子围栏、调度作业、成品保护等需求，提供数字化、智能化解决方案。设计研发便携式通信定位一体机站、手持定位通信终端、可佩戴定位装置等设备，形成快速部署、通信稳定、集成度高、传输高效、业务完善的数字化地铁施工管理平台系统。     

移动脱轨器智能监测技术研究

移动脱轨器是铁路行车重要的安全设备,一旦误插、漏插可能导致严重事故,必须加强卡控管理。现有的移动脱轨器无法进行远程监控,只能通过作业人员现场检查,无法实时掌握其状态,存在一定的安全隐患。因此,设计了一套移动脱轨器智能监测系统,系统基于超宽带到达角度测距(AOA,Angle of Arrival)阵列天线单基站定位,结合行程开关综合判断上下脱状态。通过现场使用验证了智能监测系统能有效的显示移动脱轨器状态,提高了站场移动脱轨器管理水平,确保了行车安全。     

大型养路机械施工现场人员安全预警系统技术研究

为提高大型养路机械施工现场人员安全管理水平,消除人员设备侵入邻线、工作装置碰撞等安全隐患,研发了大机施工现场人员安全预警系统.该系统融合多层激光雷达、超宽带、物联网等技术采集的多源数据信息,构建大机施工人员防撞模型,对安全隐患进行及时预警,保障施工人员安全.该技术的主要创新点包括:不依赖卫星与公共网络,基于多源数据融合...     

高速铁路电务轨旁设备巡检系统研究

电务轨旁设备巡检系统综合应用低照度感光、激光照度补偿、图像数据压缩、机器视觉等技术,安装在高速铁路巡检车辆上,实现电务轨旁设备外观图像采集、管理和分析功能。该系统应用机器视觉技术,通过对比原始图像数据,实现设备变化的自动识别;结合地面台账数据和车载定位信息,准确定位异常设备图像和设备位置,实现图像自动筛选和自动检测,切实为电务轨旁设备养护维修提供依据和指导。     

5G+泛无线融合技术在地铁施工人员定位中的研究

5G网络的大宽带、少延时、广接入奠定了各行各业必要的网络基础设施,并推动着城市轨道交通建设的不断丰富。为了有效解决在地铁施工建设发生意外时,救援人员无法精确获取施工现场人员的实时位置,无法快速到达事故地点实施营救等问题,基于“5G+泛无线”融合技术方案,逐一分析Wi-Fi、蓝牙、RFID、超声波、UWB等定位技术优缺点,在充分结合城市轨道交通地下应用场景后,最终提出采用“5G+蓝牙”融合定位技术方案,通过构建5G网络与蓝牙定位两张网络,进行定位数据回传、完成信息上报,使5G微基站成为移动蜂窝网络和蓝牙定位网络的信息汇聚中心,从而达到准确定位的效果。     

动车组BTM带内干扰的排查与整治

介绍了CTCS3-300S型车载ATP设备关键部件BTM单元带内干扰(频段内干扰)的现场排查和降低带内干扰的方法,有效解决了因带内干扰造成的BTM单元工作异常等故障频发的问题。     

城市轨道交通客运服务人员智能监测与管理系统设计

为提高客运服务人员智能化监测与管理水平,文章基于超宽带定位和健康监测技术,设计面向城市轨道交通客运服务人员的智能监测与管理系统。从系统架构设计角度出发,对系统的总体架构、逻辑架构、业务功能架构等方面进行详细阐述,并从系统实现角度出发,提出定位基站和系统软硬件部署方案,实现对客运服务人员的定位、轨迹追踪、健康状态监测和应急调度管理等功能,为提高车站运营管理效率和应急指挥调度能力提供基础支撑。     

时速350 km中国标准动车组车载天线的隔离度及最小排布间距

基于中国标准动车组车载终端设备的部署现状和未来规划,调研其采用的通信系统类型、车载天线的工作频率和安装数量;以900MHz频段GSM-R系统、450MHz频段和2 100MHz频段LTE-R系统为例,对车载终端的杂散干扰进行理论分析,基于自由空间损耗理论模型计算、电磁软件仿真模拟和试验平台实测的结果,研究车载天线的隔离...     

无线定位技术在动车组运用检修中的应用研究

为填补动车组运用检修过程中过程数据采集和监控的缺失,基于对运用检修的环境因素的分析和对常见室内定位技术的对比研究,提出了一种蓝牙和超宽频(UWB, Ultra Wide Band)技术相结合的定位方案。现场应用表明,该方案可有效解决运用检修作业过程中的定位监控问题,实现检修作业的过程监控、故障定位,以及路线、作业时长的统计和预警功能,提高了检修作业的科学化、精细化管理水平。