基于TBC4.1软件的高速铁路CP0框架控制网基线解算与网平差精度分析

针对天宝公司研发的新版本TBC4.1软件在高速铁路CP0框架控制网基线解算与网平差的可行性问题,以京沪高速铁路CP0框架控制网作为研究对象,将最新版TBC4.1软件与GAMIT10.7软件、旧版本TBC3.5软件的基线解算能力进行比较,并与Cosa GPS软件的网平差精度进行对比,用试验的方法讨论TBC4.1软件加载不同类型卫星星历对不同基线长度高速铁路CP0框架控制网的基线解算与网平差精度。结果表明:TBC4.1软件较旧版本TBC3.5软件在长基线解算能力上得到了很大的提高;在处理800 km范围内的高速铁路CP0框架网基线时,TBC4.1软件获得与GAMIT10.7软件相当的解算精度,且不受精密星历种类的限制;当CP0框架网的基线长度由800 km扩大至1 500 km时,TBC4.1软件加载最终星历的基线解算精度仍能与GAMIT10.7的解算精度保持一致;TBC4.1软件网平差模块的处理精度为毫米级,且不受精密星历种类解算的基线结果限制。     

高速铁路CP0框架控制网GAMIT解算结果与IGS站的选取研究

针对高速铁路CP0框架控制网数据解算时IGS基准站的选取问题,以沿江城际铁路CP0框架控制网作为研究对象,用试验的方法讨论使用GAMIT软件处理高速铁路CP0框架网时,选择IGS基准站的空间分布和数量分布对基线解算的影响。结果表明,在CP0框架网数据处理时必须选取IGS站提供参考框架,但可不必选择位于南半球的IGS站;选取的IGS站空间分布要均匀,数量上选择4～5个即可。     

BDS/GPS/GLONASS中长基线解算性能对比分析

北斗三号全球卫星导航系统的建成,显著改变了多星座GNSS(全球导航卫星系统)的空间结构,为了定量评估融合北斗三号的多星座GNSS中长基线解算的精度和可靠性,采用实测中长基线数据,对不同系统组合、不同定权方法、不同观测时长下的BDS/GPS/GLONASS基线解算性能展开试验研究。在分析多星座GNSS基线解算函数模型和先验观测值定权方法的基础上,通过观测某高速铁路框架网65.9 km基线数据,进行不同策略下基线解算对比试验,结果表明：(1)BDS定位性能整体上优于GPS,0.5 h观测时长高度角定权策略下,融入BDS后三系统基线解精度比GPS/GLONASS双系统提高39.7%;(2)高度角定权法总体稳定性优于信噪比定权与等权方法,融入北斗后三系统0.5 h观测时长的基线解算精度与单GPS 2 h的解算精度相当;(3)融入北斗后,BDS/GPS/GLONASS三系统融合可减弱不同定权方法的中长基线解算精度的差异,水平和垂向差异分别为1 mm和5 mm。北斗三号系统将有利于铁路框架网控制测量的定位精度提升及后续作业流程优化。     

起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网GAMIT基线解算结果的影响研究

根据GNSS相对定位双差观测方程推导了起算点误差对GPS基线向量的传播模型。以杭黄高速铁路CP0框架控制网作为研究对象,用试验的方法讨论了不同起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网基线解算结果的影响。结果表明,在使用GAMIT软件处理CP0框架网基线向量时,必须严格控制起算点坐标精度,最好将其控制在10 cm范围内;当起算点初始坐标精度低至20 cm时,GAMIT软件解算的CP0框架网基线在X、Y、Z三个方向的分量可仍保持在mm级;但当起算点坐标误差达到2 m时,CP0框架网GAMIT基线解算结果无法满足高速铁路CP0框架网基线解算的精度要求。     

TBC与GAMIT进行高速铁路框架控制网基线解算的精度分析

根据国内高速铁路框架网(CP0)基线解算软件的使用现状,提出利用Trimble Business Center(TBC)软件对高速铁路框架网(CP0)进行基线解算,通过工程实例,分析TBC软件采用广播星历与精密星历对基线解算的影响,研究TBC基线解算的适用范围,对TBC软件与Gamit软件的解算结果进行比较,验证TBC软件的可靠性。     

高速铁路CP0基线解算中起算点坐标精度研究

在高速铁路CP0基线解算过程中,需要将IGS参考站作为起算点,当起算点坐标出现误差或兼容性较差时,将导致整个框架控制网基线向量解产生系统性旋转和尺度变化,因此必须对起算点坐标的允许精度进行研究。介绍起算点误差传播与影响模型,从理论上分析起算点误差对基线解算的影响程度,通过设计不同解算方案采用工程测量数据对起算点坐标的允许精度进行研究。结果表明,使用GAMIT软件进行CP0框架控制网解算时必须严格控制起算点坐标的误差,起算点点位坐标精度最好控制在10 cm之内;当起算点坐标误差达到20 cm时,各基线分量的解算结果的精度在毫米级的量级;当起算点坐标误差达到2 m时,基线解算结果不可靠,不满足高精度解算要求。     

高速铁路CP0框架控制网数据处理模式与方法研究

框架控制网(CP0)作为高速铁路平面控制测量的起算基准,必须确保其具有较高的精度、可靠性和稳定性。影响CP0最终定位结果的因素较多,如不能正确考虑并处理这些因素,将造成最终定位结果出现较大偏差无法满足精度要求。结合相关项目的测量数据及实践经验,对CP0数据处理模式与方法进行研究分析与总结归纳,在此基础上就基线解算系统误差的消除和削弱,基线解算方案和软件的合理选择,如何进行框架基准的统一与转换,以及基线网平差等方面提出一些原则和方法,不仅解决了CP0框架基准的统一问题,也提高了基线解算的可靠性和精度。     

高速铁路北斗地基增强系统试验网建设

地基增强系统(GBAS)将卫星定位、计算机网络、数字通信等技术多方位结合,可以满足高速铁路对安全监测水平和运营管理效率的要求。首先介绍卫星定位地基增强系统与技术,结合高速铁路特点提出了高速铁路北斗地基增强系统的组成,以及建设试验网基准站站址要求及注意事项。     

基于北斗导航的列车定位技术研究

北斗卫星已逐步具备应用于列车定位的能力,为北斗卫星导航在铁路系统中的应用发展提供重要契机。将北斗卫星导航系统应用到列车定位系统,不仅能提高定位精度,而且能降低成本,也是列车运行控制系统安全性与可靠性的有力保障,对于列车定位系统的研究具有深远意义。与四大卫星导航系统进行比较,根据列车定位技术的分类,归纳各自特点和研究方向,最后指出基于北斗导航的列车定位技术下一步的重点工作。     

基于北斗三代的铁路监测预警系统设计

针对铁路安全隐患问题,提出将第三代北斗卫星导航系统（简称：北斗三代）高精度定位技术引入铁路监测预警,设计了基于北斗三代的铁路监测预警系统,该系统利用北斗高精度定位的原理实现位移数据高精度监测,同时具备实时传输和即时预警等功能。实践证明,该系统相对于基于GPS的监测预警系统具有明显优势,可见的卫星个数显著增加,水平精度提高20%以上,高程精度提高50%以上。同时通过不同基线长度下监测性能的对比,为合理布设基准站提供参考。     

不同星历产品对高速铁路框架控制网解算精度的影响

基于GAMIT/GLOBK基线解算模块,分别利用国际GNSS服务组织提供的快速星历(IGR)和超快速星历(IGU)产品对某高速铁路框架控制网(CP0)数据进行基线解算,将解算结果与最终星历(IGF)产品的解算结果进行对比,验证不同星历产品(IGR及IGU)对控制网基线解算精度的影响;对基线解算结果进行二维约束平差,得到各个站点的平面坐标,并与IGF产品解算的结果进行对比。结果表明,IGR及IGU产品解算的基线平差结果 x分量精度均优于1.5 mm,y分量精度均优于3 mm,IGU产品解算结果的误差略大于IGR,但平面误差均为mm级,可满足高速铁路框架控制网的精度要求,而IGU星历产品相较于IGR星历产品时延更短,更能满足高速铁路框架控制网对于时效性的要求。     

基于北斗卫星导航系统的列车安全定位保障方法

针对目前列车运行控制系统发展规划,尤其是正在飞速发展的基于通信的列车控制在列车定位安全性和精确性方面的需求,基于我国自主开发并建设的北斗卫星导航系统,提出并实现以北斗卫星导航系统为核心,并结合多模定位与多传感器定位测量方式组合融合的列车安全定位方法,介绍其系统架构设计,对涉及的关键技术进行说明.     

基于机车北斗卫星、GPS双模的CIR卫星定位单元设计

机车综合无线通信设备(CIR)用于实现机车和调度台之间的通信,卫星定位单元是CIR的重要组成之一,通过双模卫星定位单元的系统架构完成硬件和软件设计。现场试验结果表明,设计的双模卫星定位单元具有北斗卫星、GPS卫星双套定位导航系统定位能力,具有更高的可靠性、稳定性、精确性,满足CIR的通信要求。     

基于北斗CORS的铁路快速静态测量方法研究

复杂环境下由于卫星信号质量差等原因,常规地区的测量技术标准不具有适用性。为研究复杂环境下快速静态测量的技术方案,利用某铁路带状稀疏卫星导航定位基准站(Continuously Operating Reference Stations, CORS)综合服务系统,开展一系列快速静态测量实验,通过箱形图等方式,分析不同星座、不同观测时长下的测量精度。与铁路控制网的成果比较后发现,观测时长为5～25min且解算成功的前提下,基于CORS的GPS+BDS、单GPS与单BDS的快速静态测量成果计算的外符合精度差异较小,平面和高程中误差整体优于16 mm和45 mm,均可满足像控点测量精度要求;存在解算失败的情况,解算失败的像控点与其距CORS站的距离无显著联系,随着观测时长的增加,解算失败的时段数明显减少。此外,在相同观测时长下,基于CORS的GPS+BDS与单BDS模式测量精度较高,单GPS相对较差。对于复杂环境,北斗CORS系统在铁路快速静态测量方面替代GPS是可行的,建议快速静态测量时长在25 min以上为宜。     

基于轨道约束H∞滤波的 北斗辅助列车定位算法研究

针对列车定位的高安全性和稳定性要求,结合列车行驶的特殊性,提出采用铁路轨道信息对北斗定位数据进行约束的H_∞滤波算法。以模糊自适应"当前"统计模型为基础建立列车运动模型,通过将轨道近似为直线段,建立轨道约束模型。将轨道约束与H_∞滤波器结合实现轨道约束H_∞滤波算法。通过仿真对比分析H_∞滤波与卡尔曼滤波、约束与无约束估计的误差。仿真结果表明:轨道约束在提高算法定位精度方面效果明显,H_∞滤波在列车位置估计上具有鲁棒性优势。验证了轨道约束H_∞滤波算法的有效性,对北斗辅助列车定位的工程应用具有理论指导意义。     

基于北斗卫星导航系统、惯性测量单元和轨道电子地图的有轨电车车载组合定位技术

车辆定位技术是有轨电车运行控制系统的关键技术之一。针对传统GPS(全球定位系统)定位技术存在的缺点,结合有轨电车的运营特点和定位需求,提出了以BDS(北斗卫星导航系统)定位为主、以“IMU(惯性测量单元)+轨道电子地图”定位为辅的有轨电车车载组合定位方案。对该组合定位方案进行了仿真测试,结果表明:组合定位系统可以保证有轨电车的精确、连续测速定位,可为有轨电车车辆定位提供了一种低成本、有效的解决方案。     

高铁隧道内基于北斗卫星的导航定位延伸系统研究

为了满足高速铁路隧道内的列车定位需求,提出了高铁隧道内基于卫星导航的定位延伸技术。采用中国自行研制、安全可控的全球卫星定位北斗卫星导航系统(BDS),利用现有设施、设备、漏缆、交换机,增加卫星导航接收机、再生卫星信号源等设备,将隧道外北斗卫星导航定位信息二次处理后,实时同步到隧道内信号发射设备上,实现隧道内卫星导航信号全覆盖,连续实时定位、不失锁,保障移动终端卫星接收机正常连续工作,为高铁运营、实时监控提供全方位支撑。     

基于北斗-陀螺仪组合定位的轨道占用判别方法研究

自主定位是CTCS-4级列控系统对列车定位的要求。在车站内的平行股道区段,轨道占用判别是列控系统获取列车位置信息的重要环节,而现有判别方法尚未满足CTCS-4级列控系统需要。本文使用北斗卫星导航系统与微机械陀螺仪组合定位的技术进行列车定位,重点研究其中的列车轨道占用判别方法。该方法应用模式识别,对从卫星定位系统及惯性传感器获得的列车运行状态进行实时分析,判别当前轨道占用。实验表明,该方法响应时间小于3s,对样本数据判别结果与实际相符,能够很好的辅助列车获取位置信息。     

高铁隧道内基于北斗卫星的导航定位延伸系统硏究

为了满足高速铁路隧道内的列车定位需求,提出了高铁隧道内基于卫星导航的定位延伸技术。采用中国自行研制、安全可控的全球卫星定位北斗卫星导航系统(BDS),利用现有设施、设备、漏缆、交换机,增加卫星导航接收机、再生卫星信号源等设备,将隧道外北斗卫星导航定位信息二次处理后.实时同步到隧道内信号发射设备上,实现隧道内卫星导航信号全覆盖,连续实时定位、不失锁,保障移动终端卫星接收机正常连续工作,为高铁运营、实时监控提供全方位支撑。     

基于北斗的铁路施工作业人员和车辆安全预警防护系统方案研究

介绍铁路施工作业人员和车辆安全预警防护的现状及存在的问题,结合北斗卫星导航系统的优势,利用北斗卫星系统高精度定位技术,结合GIS地理信息、地基增强、移动通信技术及其它辅助技术,提出构建铁路施工作业人员和车辆安全预警防护的软硬件系统方案的设想。通过此方案可有效地解决现有铁路施工作业过程中人员与车辆间存在的安全隐患。根据预先在地图上规划的施工作业安全区域以及人与车的位置关系,实时动态地监视人员和车辆在地图上位置状态,当出现人和车之间的距离达到系统设定的危险距离或车进入到规划的施工作业安全区域时,系统自动给施工作业人员发送预警信号,提醒作业人员注意安全,从而预防和减少安全事故的发生,确保作业人员的人身安全。