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基于GAN的铁路5G-R车地无线通信测试数据生成方法

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中国铁路 2024年第8期 97-106页

作者：魏斌邹劲柏刘立海王耀国陈砚明上海应用技术大学轨道交通学院上海201418 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 包神铁路集团有限公司内蒙古包头014010

鉴于当前铁路5G-R应用研究中通信测试数据少的问题,结合公网5G基站的有关标准和铁路无线通信业务应用特点,提出面向铁路通信场景的基于GAN的数据生成方法。通过介绍GAN算法原理,分析5G-R通信数据特征,采用GAN模型进行5G-R业务数据生成仿... 详细信息

鉴于当前铁路5G-R应用研究中通信测试数据少的问题,结合公网5G基站的有关标准和铁路无线通信业务应用特点,提出面向铁路通信场景的基于GAN的数据生成方法。通过介绍GAN算法原理,分析5G-R通信数据特征,采用GAN模型进行5G-R业务数据生成仿真,并设计LSTM预测模型验证生成样本真实度与3GPP标准及相关规范的符合性。实验结果表明:5G-R车地无线通信测试数据GAN模型训练结果可靠,可用于5G-R业务负荷相关应用研究。

关键词： 5G-R GAN 数据生成 LSTM 车地无线通信

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基于改进卷积神经网络的铁路轨道线识别提取

城市轨道交通研究 2024年第9期27卷 275-279,287页

作者：陈文季国一邹劲柏张立东乔彦涵上海应用技术大学轨道交通学院上海201418 上海申通地铁集团有限公司技术中心上海200233

[目的]铁路异物入侵防护成为热点研究话题,而入侵区域的划分需要对轨道位置进行检测。为了确定图像中的轨道位置,提出了基于改进Mask R-CNN(掩码-区域卷积神经网络)结合数学模型的方法,对铁路轨道线进行识别提取。[方法]该方法先对Mask ... 详细信息

[目的]铁路异物入侵防护成为热点研究话题,而入侵区域的划分需要对轨道位置进行检测。为了确定图像中的轨道位置,提出了基于改进Mask R-CNN(掩码-区域卷积神经网络)结合数学模型的方法,对铁路轨道线进行识别提取。[方法]该方法先对Mask R-CNN进行优化并添加注意力机制,引入迁移学习提高模型泛化能力,再使用优化模型对轨道线进行识别与分割,然后提取分割数据并使用对应的数学表达式进行拟合,从而实现轨道线的识别提取。将图像中的轨道线分为四类,使用Labelme标注软件制作标签,形成训练集与测试集。使用训练集对优化模型进行训练,使用测试集评估优化模型的检测效果。[结果及结论]研究结果表明,相同训练力度下,该方法相较于其他分割模型及改进前模型表现优异,对于轨道线种类的判断准确率达97.5%,分割准确率也基本在80%以上。试验表明,该方法利用神经网络良好的表现力提高检测的普适性,能准确判断轨道类型并分割轨道。

关键词：铁路轨道线识别卷积神经网络深度学习

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基于通信时延概率分布的虚拟编组技术研究

应用技术学报 2024年第1期24卷 117-122页

作者：邹劲柏陈一衡许哲谱上海应用技术大学轨道交通学院上海201418

轨道交通车车通信作为列车虚拟编组系统中的关键环节,深刻影响着虚拟编组状态下列车间的协调运行。在分析通信时延概率分布特征的基础上,探讨了通信延误对列车虚拟编组的影响,为车车通信系统性能设计提供理论支撑。提出一种列车动力学模... 详细信息

轨道交通车车通信作为列车虚拟编组系统中的关键环节,深刻影响着虚拟编组状态下列车间的协调运行。在分析通信时延概率分布特征的基础上,探讨了通信延误对列车虚拟编组的影响,为车车通信系统性能设计提供理论支撑。提出一种列车动力学模型,利用模型预测控制(MPC)的方法实现多列车间的虚拟编组协调运行控制。通过该模型仿真实验分析不同概率分布情况下的通信时延对虚拟编组列车控制系统的影响。实验结果表明,较大的通信时延扰动将加剧虚拟编组系统的振荡,这些问题将给列车的平稳运行与节能带来挑战。

关键词：虚拟编组模型预测控制车车通信时延

轨道交通线路GNSS信号盲区列车定位模拟系统

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铁路计算机应用 2024年第1期33卷 21-27页

作者：宋正立邹劲柏兰蒙杨福陈凌霄上海应用技术大学轨道交通学院上海201418 同济大学电子与信息工程学院上海201804 老中铁路有限责任公司老挝万象01000

全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)能够提供实时、高精度列车定位服务,采用基于GNSS的列车定位技术可减少列车运行控制系统的轨旁设备,简化车载设备,有利于降低轨道交通运营维护成本。对于地形地貌复杂、隧道... 详细信息

全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)能够提供实时、高精度列车定位服务,采用基于GNSS的列车定位技术可减少列车运行控制系统的轨旁设备,简化车载设备,有利于降低轨道交通运营维护成本。对于地形地貌复杂、隧道较多的轨道交通线路,可能存在GNSS信号盲区,GNSS无法为运行列车连续提供可靠的列车定位信息,影响了基于GNSS的列车定位技术的应用。为此,文章采用软件无线电技术,开发了轨道交通线路GNSS信号盲区列车定位模拟系统,能够为线路上GNSS信号盲区生成列车定位模拟信号,使列车在经过GNSS信号盲区时能够获取到准确的列车定位数据,有利于扩大基于GNSS的列车定位技术的应用范围。在实验室内搭建测试环境,运行该系统生成单点静态定位模拟信号和区段动态定位模拟信号,与现场采集的卫星定位信号进行对比,验证该系统的可行性和有效性。

关键词：轨道交通列车定位全球卫星导航系统(GNSS) 软件无线电仿真系统

基于Transformer与局部特征融合的轨道紧固件缺陷检测方法

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铁路计算机应用 2024年第4期33卷 18-22页

作者：乔彦涵陈文邹劲柏季国一上海应用技术大学轨道交通学院上海201418

为解决传统人工巡检轨道交通线路存在的效率低和有安全隐患等问题,提出一种基于Transformer与局部特征融合的轨道紧固件缺陷检测方法。构建轨道紧固件缺陷检测模型,将Transformer与局部特征模块融合,整合局部信息,进而提取轨道紧固件缺... 详细信息

为解决传统人工巡检轨道交通线路存在的效率低和有安全隐患等问题,提出一种基于Transformer与局部特征融合的轨道紧固件缺陷检测方法。构建轨道紧固件缺陷检测模型,将Transformer与局部特征模块融合,整合局部信息,进而提取轨道紧固件缺陷特征;同时,采用数据增强的方法对轨道紧固件缺陷样本进行数据扩增,扩充数据集,验证所建模型的检测效果。实验结果表明,相较于传统方法,文章提出的方法在识别轨道紧固件缺失和损坏两类缺陷方面的精度和平均准确率均有所提升,在不同的轨道线路实验环境下也表现出良好的检测效果。

关键词：轨道线路紧固件缺陷检测 Transformer 局部特征数据增强

高速移动环境大规模MIMO信道建模与性能分析

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铁道学报 2018年第4期40卷 68-73页

作者：邹劲柏谢浩艾渤郭爱煌同济大学电子与信息工程学院上海201804 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 上海应用技术大学轨道交通学院上海201400

基于几何随机分布模型GBSM的信道建模方法,建立高速铁路系统中深沟堑场景下大规模MIMO的三维3D信道模型。模型中实际散射体等价为随机分布在接收端的虚拟圆柱体表面的等效散射体,使用虚拟的球体表征Massive MIMO的不平衡特性;分析信道... 详细信息

基于几何随机分布模型GBSM的信道建模方法,建立高速铁路系统中深沟堑场景下大规模MIMO的三维3D信道模型。模型中实际散射体等价为随机分布在接收端的虚拟圆柱体表面的等效散射体,使用虚拟的球体表征Massive MIMO的不平衡特性;分析信道统计特性中的时空特性,得出空时相关函数STCF的闭式表达式。通过对STCF进行傅里叶变换得到相应的多普勒频谱密度。仿真表明,闭式表达式正确,3D模型比2D模型更好地反映了实际的电磁波传播场景,影响STCF绝对值的主要是移动台天线阵列的仰角,基站侧天线阵列仰角的改变几乎不影响STCF绝对值。

关键词：大规模多输入多输出三维信道模型高速环境几何随机分布信道模型

城市轨道交通隧道环境下大规模MIMO信道建模

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铁道学报 2018年第11期40卷 84-90页

作者：蒋育康郭爱煌艾渤邹劲柏同济大学电子信息与工程学院上海201804 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

随着人们对城市轨道交通环境下通信业务需求的日益增加,隧道中无线移动通信系统的研究逐渐成为一个热点。由于隧道环境的独特性、列车的移动性以及乘客宽带接入的集中性,建立一个合理可靠的无线信道模型成为研究重点。基于隧道环境的封... 详细信息

随着人们对城市轨道交通环境下通信业务需求的日益增加,隧道中无线移动通信系统的研究逐渐成为一个热点。由于隧道环境的独特性、列车的移动性以及乘客宽带接入的集中性,建立一个合理可靠的无线信道模型成为研究重点。基于隧道环境的封闭特性,引入列车移动速度和天线元素仰角等参数,建立一个三维大规模多输入多输出3D Massive MIMO(3Dimensional Massive Multiple Input Multiple Output)信道模型,分析该模型的信道统计特性,研究影响信道空时相关特性的因素集合,并与传统的二维2D信道模型进行比较。仿真结果表明,时延、归一化天线元素距离及接收端天线仰角对空时相关特性有较大影响,3D模型比2D模型具有更小的信道相关性。

关键词：无线移动通信大规模多输入多输出隧道环境三维信道模型统计特性

城市轨道交通通信和定位合一的列车控制系统车地传输技术研究

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城市轨道交通研究 2016年第10期19卷 61-65页

作者：邹劲柏陈维明上海应用技术大学轨道交通学院上海教授级高级工程师201418 通号通信信息集团上海有限公司上海200071

阐明无线通信和无线定位一体化可更好地满足下一代列车控制系统需要的发展趋势。针对未来基于通信的列车控制(CBTC)系统对车地无线通信系统的要求,提出了车地无线通信和列车无线定位的技术条件,比较分析了当前主流的无线通信技术和手段... 详细信息

阐明无线通信和无线定位一体化可更好地满足下一代列车控制系统需要的发展趋势。针对未来基于通信的列车控制(CBTC)系统对车地无线通信系统的要求,提出了车地无线通信和列车无线定位的技术条件,比较分析了当前主流的无线通信技术和手段,给出了相应的技术解决方案。对典型场景的列车无线测距定位的仿真结果表明,基于线性调频扩频(CSS)的无线通信技术可满足城市轨道交通列车控制和列车自主无线定位的需要。

关键词：城市轨道交通基于通信的列车控制车地无线通信列车无线定位

基于通信的列车控制系统无线通信干扰分析及抗干扰方案

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城市轨道交通研究 2014年第8期17卷 36-39,44页

作者：陈维明邹劲柏高伟上海通号轨道交通工程技术研究中心上海高级工程师200072

城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统无线数据通信的干扰问题已受到了越来越多的关注。对乘客携带的电子设备对信号系统产生的干扰进行了分析和试验验证,对CSS(线性调频脉冲扩频)技术及其抗干扰的原理进行了介绍,并在此基础上提... 详细信息

城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统无线数据通信的干扰问题已受到了越来越多的关注。对乘客携带的电子设备对信号系统产生的干扰进行了分析和试验验证,对CSS(线性调频脉冲扩频)技术及其抗干扰的原理进行了介绍,并在此基础上提出了基于CSS技术的车地无线通信抗干扰方案。该方案可以提高城市轨道交通车地无线通信系统的抗干扰性能,同时又保持了与原有CBTC无线通信系统的兼容性。

关键词：轨道交通基于通信的列车控制车地无线通信抗干扰线性调频脉冲扩频