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基于双重CSK调相的卫星导航信号认证方法

系统工程与电子技术 2025年

作者：巴晓辉向彬蔡伯根王剑姜维梁坤柴琳果张爽娜北京交通大学自动化与智能学院北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心航天恒星科技有限公司

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)民用服务信号体制公开，容易受到恶意攻击和欺骗干扰。信号认证技术是一种有效的反欺骗手段。码移键控(Code Shift Keying，CSK)可以在不改变扩频信号带宽的情况下，实现更... 详细信息

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)民用服务信号体制公开，容易受到恶意攻击和欺骗干扰。信号认证技术是一种有效的反欺骗手段。码移键控(Code Shift Keying，CSK)可以在不改变扩频信号带宽的情况下，实现更高的信息传输速率，已经在卫星导航信号中开始应用。本文提出一种基于双重CSK调相的卫星导航信号认证方法，认证信息的设计利用了卫星导航信号的同步信息，使用双重CSK编码组合提高认证信息传输速率，通过调相的方式将认证信息调制到原始卫星信号上，在现有接收机结构的基础上给出了认证信号的接收解调方案。分析表明，该方法可以提高认证信息速率，同时保证卫星导航信号的恒包络特性，通过调整CSK参数和双重组合方式，可改变认证信息速率；通过改变调相角度可以改变认证信号分配的功率比，控制卫星导航信号的信噪比损失，满足不同条件要求下的信号认证需求。

关键词：全球导航卫星系统码移键控信号认证调相

基于无人机巡检的铁路隧道口墙体裂缝智能检测技术研究

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北京交通大学学报 2025年

作者：吴克烽许贵阳白堂博北京建筑大学机电与车辆工程学院北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室

铁路隧道口墙体裂缝检测技术是铁路运行安全的重要保障，针对人工巡检周期长、准确性低等问题，提出一种基于无人机巡检的铁路隧道口墙体裂缝检测方法，通过无人机搭载高清相机获取铁路隧道口高清影像数据，对采集到的图像数据进行预处... 详细信息

铁路隧道口墙体裂缝检测技术是铁路运行安全的重要保障，针对人工巡检周期长、准确性低等问题，提出一种基于无人机巡检的铁路隧道口墙体裂缝检测方法，通过无人机搭载高清相机获取铁路隧道口高清影像数据，对采集到的图像数据进行预处理得到隧道口墙体的图像；利用图像标注软件对隧道口墙体裂缝进行标注，构建墙体裂缝训练数据集；根据隧道口墙体裂缝特征，改进YOLOv8目标检测模型，引入感受野注意力卷积（Receptive Field Attention Convolution，RFAConv）构建全新的C2f＿RFA模块，提高模型对裂缝所在区域的关注度，使用BiFPN替换原有的特征融合网络，提高模型对不同尺度目标的检测精度，使用EIoU损失函数最小化目标边界框和真实边界框的高度和宽度差异，提高模型的检准率。经实际隧道口检测试验，结果表明：改进后的模型裂缝检测的准确率和召回率达到了94.5%和94.2%，能够较好的利用无人机巡检采集的隧道口墙体图像数据，实现对隧道口墙体裂缝进行检测。

关键词：铁路隧道无人机巡检裂缝检测 YOLOv8 感受野注意力

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钢轨波磨检测原理、方法及装置研究进展

机械工程学报 2025年

作者：肖宏王阳刘秀波崔旭浩张智海金锋北京交通大学土木建筑工程学院北京交通大学轨道工程北京市重点实验室中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京工业大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室长安大学公路学院中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所

对钢轨波磨的检测原理进行了系统梳理，总结其优缺点与适用范围，阐述依据不同检测原理的检测方法，综述常见的波磨静态和动态检测装置及新一代检测、监测装置的研发进展，并展望波磨检测的研究方向。研究结果表明：钢轨波磨检测原理可... 详细信息

对钢轨波磨的检测原理进行了系统梳理，总结其优缺点与适用范围，阐述依据不同检测原理的检测方法，综述常见的波磨静态和动态检测装置及新一代检测、监测装置的研发进展，并展望波磨检测的研究方向。研究结果表明：钢轨波磨检测原理可分为弦测法、惯性基准法、信号重构法、机器视觉法与时序建模法五类。弦测法具有传递函数不为1的固有缺陷，波长越短幅值振荡越剧烈，可使用组合弦模型测量波磨。惯性基准法依据惯性原理，传感器可安装在轴箱、构架以及车体等多个位置，低速下惯性传感器的响应越来越小，噪声与趋势项成分逐渐占据主导。信号重构法利用数字信号处理技术分解轴箱加速度、构架加速度、轮轨噪声及车内噪声信号等多源数据，从中提取关于波磨的有效信息。机器视觉法基于图像处理和模式识别技术，使计算机能够感知、理解和解释钢轨图像中的内容，主要包括基于图像处理、基于激光摄像和基于三维点云重构三种方法测量波磨。时序建模法将波磨识别转换为分类或回归问题，通过机器学习、深度学习技术建立波磨与振动、噪声等响应的映射关系，从而实现对波磨的检测。钢轨波磨的检测、监测装置朝着智能化、集成化和小型化的便携测量方向发展。

关键词：钢轨波磨检测原理检测装置机器视觉深度学习

ER9车轮材料激光熔覆层微观组织及性能研究

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中国激光 2023年第8期50卷 77-89页

作者：杨文斌李仕宇肖乾杨春辉陈道云廖晓咏华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室江西南昌330013 浙江师范大学城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室浙江金华321005

为提高ER9车轮材料的表面强度和耐蚀耐磨性,延长车轮的服役寿命,本团队选择在激光熔覆中应用最广泛的铁基、镍基和钴基三种自熔性合金粉末为熔覆材料,在ER9车轮钢表面进行激光熔覆试验。通过相关试验评价熔覆层的微观组织、力学性能、... 详细信息

为提高ER9车轮材料的表面强度和耐蚀耐磨性,延长车轮的服役寿命,本团队选择在激光熔覆中应用最广泛的铁基、镍基和钴基三种自熔性合金粉末为熔覆材料,在ER9车轮钢表面进行激光熔覆试验。通过相关试验评价熔覆层的微观组织、力学性能、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明:车轮钢表面激光熔覆层的显微组织均为枝晶组织和共晶组织,且组织致密均匀,与基体实现了良好的冶金结合。熔覆层的硬度显著提升,镍基合金熔覆层具有良好的拉伸强度和冲击韧性,断口呈韧性断裂特征;钴基和铁基合金熔覆层的断裂方式为脆性断裂,力学性能差异不明显。相较于基体,熔覆层具有较低的摩擦因数、磨损率与更优的耐蚀性,其中钴基合金熔覆层的硬度较高(显微硬度相比基体提高了72.8%),耐磨性最优(摩擦因数为0.31,磨损量为4 mg和磨痕深度为10.70μm),耐蚀性最好(阻抗值比基体高2个数量级)。镍基熔覆层磨损面较为粗糙且磨损率较大,减磨效果不佳,硬度和强度较弱;尽管相比铁基涂层,钴基涂层的耐磨性和耐蚀性显示出了一定优势,但前者的工程成本较低,综合效果更好。

关键词：激光技术车轮材料激光熔覆合金粉末微观组织力学性能耐磨性耐蚀性

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船舶电力推进系统异步电机直接转矩控制技术

舰船科学技术 2022年第9期44卷 98-101页

作者：王喜燕陈庆花李正辉郑州市机器人与智能装备工程研究中心河南郑州451460 郑州市轨道交通智能检测重点实验室河南郑州451460

本文研究船舶电力推进系统主要结构,并构建出推进系统模型,分析船舶推进电机输出功率与海浪之间的关系。同时研究船舶异步电机控制技术,基于船舶异步电机的特点,构建出船舶异步电机的动态模型以及船舶电机的直接转矩控制系统。

关键词：船舶电力推进系统异步电机控制系统

基于UPPAAL的FAO系统典型运营场景建模与验证

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铁道学报 2013年第6期35卷 65-71页

作者：彭大天步兵北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室

全自动驾驶系统FAO(Fully Automatic Operation)具有安全、可靠、高效的特点,成为未来城市轨道智能交通系统的主要发展方向。FAO系统典型运营场景是1个实时的过程,为发现其逻辑的错误、功能和性能的缺陷,需要在系统设计前,针对系统需求... 详细信息

全自动驾驶系统FAO(Fully Automatic Operation)具有安全、可靠、高效的特点,成为未来城市轨道智能交通系统的主要发展方向。FAO系统典型运营场景是1个实时的过程,为发现其逻辑的错误、功能和性能的缺陷,需要在系统设计前,针对系统需求规范中典型运营场景的实现流程进行形式化分析。本文分析FAO典型运营场景保护区的实现流程,在系统需求规范中提取其功能与性能的需求,采用基于时间自动机理论的UPPAAL构建时间自动机网络模型,进行仿真分析,并验证其功能属性、性能属性与安全属性。通过反例分析、模型修正,增强对FAO系统的理解,减少设计故障,提高安全性,为系统设计与实现打下良好的基础。

关键词：全自动驾驶系统保护区 UPPAAL 时间自动机

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面向操纵优化的智能列车辅助驾驶系统

铁道学报 2019年第11期41卷 88-94页

作者：高士根董海荣朱海楠北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室

针对我国干线铁路列车仍然采用人工驾驶方式的现状,在分析现有列车辅助驾驶系统的基础上展开智能列车辅助驾驶系统的研究。首先进行功能需求与系统结构的分析,之后建立人工驾驶情形下的列车驾驶策略优化模型,设计结合离线优化与在线调... 详细信息

针对我国干线铁路列车仍然采用人工驾驶方式的现状,在分析现有列车辅助驾驶系统的基础上展开智能列车辅助驾驶系统的研究。首先进行功能需求与系统结构的分析,之后建立人工驾驶情形下的列车驾驶策略优化模型,设计结合离线优化与在线调整的智能优化方法进行求解,并以驾驶辅助提示信息的方式向列车驾驶员提供优化后的操纵建议,最后结合半实物实验平台进行实验验证与结果分析。实验结果表明,所提出的方法与系统可有效提升人工驾驶下的列车运行节能性与准点率等关键指标,可为人工驾驶操纵优化的实现提供技术支撑。

关键词：智能列车辅助驾驶系统列车运行优化人工驾驶

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面向5G-R大规模物联网的新型多址方案

铁道学报 2022年第2期44卷 56-63页

作者：薛珍艾渤马国玉马毅琰李庚乾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 郑州中建深铁轨道交通有限公司河南郑州450000

在移动通信网中,实现高速铁路智能化及高速铁路场景下大规模低成本、低功耗设备的联防联控,需要建设5G-R网络,其中大规模机器通信场景是实现高速轨道交通大规模物联网的重要支撑。目前,一种面向大规模机器通信场景的新型多址方案被提出... 详细信息

在移动通信网中,实现高速铁路智能化及高速铁路场景下大规模低成本、低功耗设备的联防联控,需要建设5G-R网络,其中大规模机器通信场景是实现高速轨道交通大规模物联网的重要支撑。目前,一种面向大规模机器通信场景的新型多址方案被提出,称为串联扩展多址方案,解决了大规模的用户数与有限的无线电资源间的矛盾。然而,该方案尚未考虑高速移动环境对系统的影响。因此,提出面向5G-R大规模物联网的多载波串联扩展多址接入的改进方案,研究高速轨道交通中多普勒效应对系统性能的影响,并在高速移动场景下进行性能仿真评估。结果表明,所提出方案可以有效缓解高移动性对多载波串联扩展多址方案的影响。

关键词： 5G-R 大规模机器通信系统串联扩展多址载波频偏多载波系统

竖向涡激振动对大跨度城市轨道专用桥行车性能的影响研究

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振动与冲击 2024年第24期43卷 251-258页

作者：向活跃王一少蔡佩宏李永乐桥梁智能与绿色建造全国重点实验室成都611756 重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆400010

城市轨道交通桥梁发生涡激振动时不仅会影响行车安全,还有可能造成不良的社会影响。建立了考虑涡激振动和轨道几何不平顺影响的风-车-桥系统耦合振动分析模型,以某大跨度城市轨道交通自锚式悬索桥为背景,分析了轨道几何不平顺、列车入... 详细信息

城市轨道交通桥梁发生涡激振动时不仅会影响行车安全,还有可能造成不良的社会影响。建立了考虑涡激振动和轨道几何不平顺影响的风-车-桥系统耦合振动分析模型,以某大跨度城市轨道交通自锚式悬索桥为背景,分析了轨道几何不平顺、列车入桥时刻、列车车速、涡激振动振幅及阶次等因素对行车性能的影响。将涡激振动条件下的列车-桥梁垂向系统简化为单自由度模型,推导了车辆加速度响应与涡激振动幅值间的关系式,给出了该桥涡激振动限值的计算公式。结果表明,当列车在桥梁涡激振动条件下上桥时,列车响应总体上随车速、桥梁振动阶次和涡激振动振幅的增加而增加,轨道几何不平顺随机性和列车入桥时刻对列车响应也有一定的影响,总体而言,桥梁竖向涡激振动对列车的行车舒适性影响大。推导的关系式考虑了车辆性能,计算结果与风-车-桥系统耦合振动分析结果基本吻合,可为桥梁涡激振动限值研究提供参考。

关键词：城市轨道交通专用桥涡激振动耦合振动风-车-桥系统行车安全