基于北斗定位技术的铁路基础设施监测系统设计与应用

近年来，为保障铁路运输安全，利用北斗高精度定位技术的铁路基础设施位移监测方法得到了广泛研究。文章介绍了北斗高精度监测的原理，详细阐述了基于北斗定位技术的铁路基础设施监测系统的架构、功能和接口设计，并通过现场监测数据对该系统的功能进行了验证，验证结果表明，该系统能够实现毫米级的监测精度，可为铁路基础设施位移监测提供技术支撑。     

GPS+BDS卫星定位技术在ITCS系统中的融合应用方案

针对既有ITCS系统仅依赖GPS进行列车定位可能存在的安全风险，提出对既有ITCS系统进行软件升级，利用GPS+BDS卫星定位技术进行列车自主定位。介绍了与ITCS系统列车定位功能相关的设备组成；阐述了列车初始定位和正常运行定位流程；对差分信号源的选择策略进行了优化。在青藏铁路上进行了实际测试，测试结果表明：升级后的ITCS系统在可用性和定位性能方面有了一定提升，可以在青藏铁路进行运用。     

基于PS-InSAR技术的连盐高铁灌河特大桥形变监测与分析

桥梁形变监测对发现桥梁安全隐患，避免桥梁安全事故发生具有重要意义。与传统桥梁监测方法相比，永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Permanent Scatter Synthetic Aperture Radar Interferometry, PS-InSAR)技术以其监测成本低、监测范围广、监测精度高和非接触等优势，在大范围桥梁形变监测中具有潜在优势。以连盐高铁灌河特大桥为研究对象，利用时间跨度为2018年1月至2020年12月的89景C波段中分辨率Sentinel-1A数据，使用PS-InSAR技术提取灌河特大桥的形变信息，并将监测结果与同期北斗(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)观测数据进行比较。结果表明：在监测时间段内，灌河特大桥形变速率范围为1.7～5.3 mm/a,时序形变平均值趋近0,桥梁整体保持稳定；PS-InSAR和BDS对比结果的均方根误差在6 mm之内，二者取得了较好的一致性。研究结果证实了C波段中分辨率Sentinel-1A数据监测大跨度刚桁梁柔性拱桥的可行性，可为桥梁的风险管理和灾害预警提供参考依据。     

5G宽带移动通信及北斗卫星导航技术在LKJ中的融合应用研究

5G通信和卫星定位已成为推动列车运行控制系统向前发展的核心技术。基于实时动态差分的卫星定位技术可将列车定位精确至厘米级,5G通信则为车地之间的卫星差分数据传输提供高速通道。结合列车运行监控装置(LKJ)在智能控制方面的需求,采用5G+北斗导航技术,针对LKJ参数设定辅助提示、始发站开车自动对标、轮径自动校正、测距误差消除、调车作业防护等5个应用场景提出解决方案,对于提升LKJ精准高效的控制能力具有一定借鉴意义。     

高铁数字化运维中的北斗创新应用

随着交通强国建设工程的不断推进，基于铁路安全可靠、高效运营的宗旨，对铁路高品质安全运营提出了更高的要求，迫切需要解决传统运营维护模式中存在的自动化程度低、运维成本高、作业效率低、缺乏对突发性灾害的主动预警等问题。以京沪高铁为背景，围绕基础设施环境、轨旁高耸构筑物、运维作业人员3个要素，提出一套北斗高精度卫星导航技术在高铁数字化运维中的应用方法，研究基础设施形变监测、通信铁塔倾斜监测、上道作业人员安全监测的业务数据在BIM+GIS数字孪生平台上的融合承载，并提出国内首例全功能高铁北斗安全生产示范应用设计方案，实现了沉降10 mm以上、建筑间位移25 mm以上的自动监控预警。该方法能够为高铁数字化运维提供可视化的现场监测信息以及智能化的决策信息，保障运营安全，提升运维效能。     

移动式集装箱装卸机械智能管理关键技术研究

通过分析基于北斗高精度定位、毫米波雷达多传感融合的多级定位技术，结合RFID、图像识别的方法，解决移动式集装箱装卸机械(集装箱正面吊、堆高机等)的关键信息采集问题。此方法通过采用北斗RTK高精度定位实现装卸机械的一级定位，然后通过采用MEMS倾角传感器、毫米波雷达实现装卸机械吊具的二级精确定位；基于二级定位结果，结合自动跟踪技术、图像识别技术，实现集装箱箱号的自动识别、集装箱的定位；采用多级定位，结合无源RFID技术，实现集卡汽车的定位；采用太阳能供电、系统低功耗设计，实现系统的低功耗运行。此方法不仅解决了移动式装卸机械的定位问题，也解决了集装箱和作业集卡车的定位问题，具有广阔的应用前景。     

融合北斗技术的铁路工程线铺轨施工安全管理关键技术

针对铁路长大深埋隧道群工程，研究工程线铺轨施工安全预警关键技术。介绍铺轨施工安全管控总体需求、关键技术、技术创新点、试点及应用情况。融合北斗技术研发长大深埋隧道群内外通信组网、车辆及人员实时定位、终端报警装备、调度指挥中心监控系统，实现车车、车人接近预警，运用技防手段有效降低碰撞发生风险。成套技术采用先试点后推广方式应用于成昆铁路峨冕段铺轨工程，与管理手段相结合，保障工程线铺轨施工安全。     

北斗伪卫星在隧道内应用性能提升研究

公路隧道内精准定位导航应用是交通领域应用研究的热点和难点问题，目前北斗伪卫星系统作为一种新兴的技术手段，可有效解决隧道内外无缝导航定位，然而用户层面的应用技术却鲜有报道。在此背景下探讨了北斗伪卫星在公路隧道内的应用技术，重点侧重于用户终端的使用效能提升，尤其是精度提升问题。根据隧道内不同场景的定位需求，按不同定位精度要求归纳为4类应用场景，针对其中3类高精度应用场景，提出了经济、可行的解决方案，通过依托工程试验验证，结果表明：完全可以满足各类场景应用需求，是可推广应用的解决方案，能为智慧交通应用提供助力。     

GIS+北斗时空信息服务平台建设方案研究

针对铁路交通运输智能化、数字化、无人化的发展需求，基于逐步发展成熟的北斗卫星导航技术和有关政策要求，探索GIS+北斗的时空信息服务平台建设方案。以中国铁路北京局集团有限公司GIS+北斗时空信息服务平台建设为研究对象，围绕现有地理信息共享服务平台、北斗相关安全防护应用系统和工程建设相关的北斗基准站，重点阐述业务系统现状、存在问题和业务需求，提出GIS+北斗时空信息服务平台构建的建设原则、技术路线和总体架构，以及总体建设方案与主要分项设计模块。平台可为各业务应用提供统一、安全、精准的时空信息服务支撑，有效拉动时空信息资源的整合和共享，保障人员安全及运输生产安全，提升智慧化运营水平。     

铁路CIR用GIS数据采集设备改进方案及应用

作为铁路通信业务的重要基础数据,铁路CIR用GIS数据目前面临采集设备性能老旧、功能单一、系统应用软件超期、采集精度低、采样间隔大、数据传输方式单一、安全措施不足、单模GPS定位等问题,因此需从软硬件两方面对采集设备进行改进。改进车载采集板卡硬件架构,实现高精度BDS/GPS双模定位,提高自动采集数据的精度及采集间隔,可支持数据加密及数据无线传输;软件方面支持高精度数据的存储及低精度数据的抽吸,预留5G-R模组;改进手持采集终端的软硬件,实现手动采集数据基于位置的实时校核,扩展数据类型,提高实用性和易用性。设备改进后,采集的GIS数据更精准、更丰富,提高了CIR业务运用效果,为智能铁路调度通信提供高精度GIS数据支撑。