Design of railway monitoring and early warning system based on Beidou third Generation
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摘要: 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。
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关键词:
- 第三代北斗卫星导航系统 /
- 高精度定位 /
- 铁路 /
- 监测预警 /
- 基准站
Abstract: Aiming at the hidden danger of railway safety, this paper introduced the third generation Beidou satellite navigation system (Beidou third generation for short) high-precision positioning technology into railway monitoring and early warning, designed the railway monitoring and early warning system based on Beidou third Generation. The system used the principle of Beidou high-precision positioning to implement high-precision monitoring of displacement data, and had real-time transmission and instant warning functions. Practice has proved that the system has obvious advantages over the GPS based monitoring and early warning system, with a significant increase in the number of visible satellites, an increase in horizontal accuracy of more than 20%, and an increase in elevation accuracy of more than 50%. Through the comparison of monitoring performance under different baseline lengths, it provides a reference for the reasonable deployment of reference stations. -
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表 1 各子系统的功能及其构成
子系统名称 功能 构成 基准站网 负责卫星定位数据和大气数据的采集、接收、传输；
负责设备完好性的监测北斗接收机；
电源；
网络设备；
避雷设备；
气象监测设备控制与数据中心 负责参考站信息管理；
系统管理与维护；
数据分流与处理；
信息编码与解码数据处理服务器组；
网络设备；
数据收发设备；
电源保障设备高速数据通信网 负责各子系统数据的传输 有线通信；
蜂窝网络；
天基通信运营服务 负责用户管理与鉴权；
监测用户定位状态；
将生成的差分数据产品播发至监测站运营服务器组；
运营软件
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表 4 1 km基站水平位移统计
测次 标定平台水平位移/mm 实测水平位移/mm 内符合精度/mm 外符合精度/mm 本次变化量 累计位移量 本次变化量平均值 累计位移量平均值 第1次 1 1 0.674 0.872 0.277 0.427 第2次 3 4 3.67 4.541 0.329 0.746 第3次 5 9 3.466 8.007 0.351 1.574 第4次 17 26 15.942 23.949 0.287 1.096
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表 5 1 km基站竖直沉降统计
测次 标定平台沉降/mm 实测沉降/mm 内符合精度/mm 外符合精度/mm 本次变化量 累计位移量 本次变化量平均值 累计位移量平均值 第1次 −1 −1 −2.001 −2.901 0.146 1.011 第2次 −3 −4 −1.086 −3.986 0.383 1.952 第3次 −5 −9 −4.126 −8.112 0.440 0.979 第4次 −17 −26 −18.582 −26.694 1.456 2.150
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表 6 3 km基站水平位移统计
测次 标定平台水平位移/mm 实测水平位移/mm 内符合精度/mm 外符合精度/mm 本次变化量 累计位移量 本次变化量平均值 累计位移量平均值 第1次 1 1 1.842 1.692 0.540 1.000 第2次 3 4 2.449 4.140 1.711 1.798 第3次 5 9 5.088 9.228 2.772 2.723 第4次 17 26 16.287 25.515 1.748 1.888
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表 7 3 km基站竖直沉降统计
测次 标定平台沉降/mm 实测沉降/mm 内符合精度/mm 外符合精度/mm 本次变化量 累计位移量 本次变化量平均值 累计位移量平均值 第1次 −1 −1 1.699 0.776 0.340 2.720 第2次 −3 −4 −2.721 −1.945 1.127 1.161 第3次 −5 −9 −3.382 −5.327 1.716 2.359 第4次 −17 −26 −21.418 −26.745 2.083 4.884
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百度学术
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