基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。

便携式植保无人机自主控制模式飞行精度检测系统研究

【目的】提高植保无人机自主控制模式飞行精度的检测能力。【方法】以植保无人机为研究对象,根据NY/T 3213—2018标准要求,提炼出便携式植保无人机自主控制模式飞行精度检测系统性能指标,运用RTK(实时动态)载波相位差分技术原理,搭建便携式植保无人机飞行精度检测系统。系统硬件由基准站(XRTK4)、RTK采集器、数据接收器和测试电脑组成,系统软件设计考虑了软件的模块化、松散耦合、高内聚、易于使用、代码可维护性等原则,整个系统能力框架包含了Mesh网络调试管理模块、设备管理模块、测试任务管理模块、用户管理模块等。检测系统搭建后以3WWDZ-15.2A型农业无人机为测试样机,进行自主控制模式飞行精度试验,对检测系统进行校验。【结果】该检测系统符合标准飞行轨迹检测系统性能指标的要求,可以保证检测系统测量的准确性和精度,测试样机符合NY/T 3213—2018《植保无人飞机质量评价技术规范》要求的自主控制模式飞行精度试验项目。【结论】该检测系统可以提升植保无人机检验检测技术水平,确保植保无人机产品的质量安全,从而提高植保无人机产品综合性能,更好地促进植保无人机产业发展。

GNSS/多传感器融合定位中的欺骗检测技术

全球卫星导航系统(GNSS)与多传感器组成的融合定位系统由于其精确性和鲁棒性,已经在自动驾驶和无人探测等领域得到广泛应用。然而,GNSS容易受到欺骗干扰影响,导致融合定位系统输出错误信息,进而引发严重后果。鉴于传感器能够提供不受GNSS欺骗干扰的载体状态信息,融合定位系统能够通过GNSS和传感器信息的相互校验实现欺骗检测。本文对此类GNSS欺骗检测技术进行了综述,首先概述了GNSS/多传感器融合定位的传感器组成和信息融合算法;其次将现有GNSS/多传感器定位中的欺骗检测技术分为独立信息一致性监测和信息融合异常检测2类,并总结分析了不同算法的基本原理、实现方法和性能效果;最后对GNSS/多传感器融合定位中欺骗检测技术的未来发展趋势进行了展望。

苏州3D连续运行卫星定位服务系统平面精度检测与分析

对苏州连续运行卫星定位服务系统覆盖范围内的定位精度进行检测,可确定系统设计是否达标,使各类卫星定位作业模式的针对性更强,经济效益更高。对苏州连续运行卫星定位服务系统的平面定位精度检测方法和检测精度进行了分析,结果表明,在苏州连续运行卫星定位服务系统中RTK观测模式下X和Y方向的内符合中误差为5 mm左右,外符合中误差为11 mm左右;动态规则几何轨迹的检测结果良好。平面定位精度达到设计要求,在很大程度上能够满足苏州城市建设和信息化建设对GNSS的需求。

基于局部离群因子的列车卫星定位故障检测方法

基于卫星导航系统的定位技术已成为我国下一代列车运行控制系统中自主定位的重要方式。卫星信号在传播过程中易受到环境多源噪声的影响而导致定位解算性能下降,需要对潜在发生的故障进行检测以保证定位性能。针对一致性假设检验中观测新息不再服从先验高斯分布问题,提出一种基于局部离群因子的卫星定位故障检测方法。首先,基于正常运行环境中的滤波新息构建历史数据集,采用核密度估计方法获取检验阈值。在此基础上,根据特定的邻域值计算当前时刻观测新息的局部离群因子,通过度量其与历史数据集中邻域数据之间的局部密度进而判别是否发生故障。最后,采用西部铁路实测数据对所提算法进行实验验证。研究结果表明,在不同偏差阶跃故障和不同速率斜坡故障场景下,所提出方法的故障检测性能优于滤波新息故障检测和自主完好性监测外推法。在15m阶跃故障场景中,所提出的算法故障检测率分别提高了100%和62%,故障期间水平位置均方根误差降低了36.1%和18.5%。在0.5m/s斜坡故障场景中,故障检测时延分别缩短了20s和11s,故障检测率提高了40%和20%,水平位置均方根误差降低了28.6%和9%。基于局部离群因子的故障检测方法具有高检测、低时延的显著优势,打破了先验特定分布假设对于故障检测性能的约束,有效提高了定位系统的定位精度和可靠性。

基于VBGMM-DCNN的列车卫星定位欺骗干扰检测方法

面向基于全球导航卫星系统的铁路列车定位实施欺骗干扰的主动检测,在卫星定位解算层次,运用深度学习建模学习方法的优势,提出一种基于变分贝叶斯高斯混合模型-深度卷积神经网络(variational Bayesian Gaussian mixture model-deep convolutional neural network,VBGMM-DCNN)的列车卫星定位欺骗干扰检测方法。该方法首先提取能够充分体现欺骗干扰对定位解算过程作用影响的卫星观测特征参数,构建干扰检测特征矢量;然后,采用VBGMM模型拟合经过预处理的特征向量的概率分布,得到二维概率密度图;最后,将概率密度图用于DCNN模型实施欺骗干扰的检测决策。结合现场实验所得运行场景数据,利用实验室搭建的欺骗干扰测试环境实施了干扰注入测试与检验,结果表明,欺骗干扰检测性能随着DCNN网络深度的增加而提升,相对于常规有监督决策方法F1值最高提升44.68%。基于VBGMM-DCNN的欺骗干扰检测能够适应测试验证中运用的列车运行特征及定位观测条件,所达到的检测性能优于对比算法。

GNSS实时动态定位在短期滑坡位移检测中的应用

全球卫星导航系统(GNSS)是滑坡检测最有效的手段之一。本文针对目前利用GNSS进行短期滑坡检测存在的不稳定、容易受到粗差和观测噪声影响的问题,给出了一种基于GNSS动态定位时间序列分割的短期位移检测方法,进行了重大位移检测仿真实验和小位移检测仿真实验研究。其中,重大位移检测到的三种位移的误差百分比分别为12.8%、6.1%和5.9%,小位移检测到的三种位移的误差百分比分别为2.5%、9%和4%。实验结果表明本文所设计的两个仿真实验中的各突变均能被准确检测,检测结果可达亚厘米精度。通过本文所给方法中由当前历元与GNSS动态学定位得到的前历元坐标构成的检测窗口和基于时间序列分割的统计方法,减少了局部扰动对短期位移检测的影响。

基于LKJ实时信息的检测车工电供时空同步系统设计

针对工电供检测车各类型检测数据,因时间、空间信息不统一而难以进行综合分析的问题,基于LKJ实时信息设计一种工电供时空同步系统。首先阐述该时空同步系统结构和实现原理;然后利用GPS/BDS提供的世界标准时间(UTC)信息对时钟进行校准,以实现时间同步;利用公里标获取算法计算检测车所处的精确位置;根据线路名匹配算法获取线路名,以公里标和线路名等信息组成空间同步信息;最后对工电供时空同步系统进行为期2年多的现场试用测试。试验结果表明,引入时空同步系统后,检测车的定位精度小于5m,工电供各检测系统输出的检测数据具备时间和空间位置的统一性。

面向室内外卫星定位的多径检测与抑制技术研究

多径效应是卫星导航系统(包含伪卫星系统)高精度定位的一项重要误差源,会严重损害系统的定位精度与可靠性。多场景连续、可用、高精度的绝对位置信息服务是国家安全和国民经济生产的重要保障,如何实现复杂可变环境中卫星多径的有效处理是其中亟待解决的关键性问题。论文面向环境自适应与室内外无缝导航定位需求,分别对GNSS多径检测与室内伪卫星多径抑制技术开展研究,内容包括多星座GNSS室内外场景识别、多频GNSS载波多径实时检测、城市车载GNSS异常信号检测及室内伪卫星载波多径抑制4个部分。

基于应答器与GPS联合定位实现驼峰推峰机车的无线机车信号

本文首先剖析了驼峰无线机车信号系统中,信号复示关系建立与机车定位的关系,然后介绍点式查询应答器(简称:应答器)和全球卫星定位系统(GPS)这两种定位方式在机车走行定位方面的应用模式,最后,给出两种定位方式集成、融合后,在驼峰无线机车信号方面的应用实例及效果。

交通运输部公布道路运输车辆卫星定位系统标准符合性技术审查检测机构名称

根据《道路运输车辆动态监督管理办法》（交通运输部、公安部、国家安监总局令2016年第55号）及《交通运输部办公厅关于进一步做好道路运输车辆卫星定位系统车载终端和平台标准符合性技术审查工作的通知》（交办运[2015]18号）,工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室/中国电子产品可靠性与环境试验研究所）申请成为道路运输车辆卫星定位系统车载终端标准符合性技术审查检测机构，已通过专家评审和公示程序，现已公布。

便携式煤矿井下人员检测系统的设计

便携式煤矿井下人员检测系统是针对煤矿系统安全系数低、人员管理落后的问题研制开发的。该系统实时采集射频识别卡所发送的信息,上位机对采集的数据处理后可实现对人员的检测和定位,并通过对数据库的操作实现对井下人员的管理。

GPS连续参考站系统(CORS)定位精度检测方法

CORS系统的定位精度和可靠性直接关系到系统的可用性和工程建设的安全性,因此必须对系统各个指标进行检测。本文介绍了对CORS常用的定位精度的检测方法:静态已知点检测方法、实时动态观测值与后处理结果比较的检测方法、动态规则几何轨迹检测方法和固定基线长度相对检测方法。

华测GPS连续参考站系统(CORS)定位精度检测方法

CORS系统的定位精度和可靠性直接关系到系统的可用性和工程建设的安全性,因此必须对系统各个指标进行检测。本文介绍了用华测X60双频接收机作参考站接收机的CORS,对其常用的定位精度的四种检测方法:静态已知点检测方法、实时动态观测值与后处理结果比较的检测方法、固定基线长度相对检测方法和动态规则几何轨迹检测方法,进行了介绍。

基于公网VPN及北斗定位技术的企业铁路STP控车方案研究

为填补企业铁路调车作业安全技防设备短板,通过分析企业铁路小运转模式下调车作业特点,在现有国铁STP系统的基础上,重点研究车地通信方案及本务机车选站方案,提出一套融合公网通信技术和北斗卫星定位技术的STP控车模式:在企业铁路调度中心设置地面中心服务系统,各车站不设置车站设备和地面应答器,依靠成熟的公网虚拟专用网络(VPN)通信技术完成车地通信,利用北斗卫星定位技术完成选站注册,实现对整条线路上所有作业机车的集中跟踪控制。应用效果表明,该方案可以有效防止企业铁路调车作业过程中事故的发生,保障企业铁路安全运输畅通,并且具有基础设施复用、投资少、见效快、利于推广等特点,为企业铁路安全技防体系的构建提供参考。

差分卫星定位技术在管道爬行器X射线检测中的应用

介绍了差分卫星定位技术在管道爬行器X射线检测中的应用。从智能行车控制装置核心部件的结构功能分析入手,结合卫星定位原理,阐述了差分卫星定位技术在X射线管道爬行器上的具体应用过程。通过检测实例,对检测图像进行数据分析,结果表明:差分卫星定位技术在X射线管道爬行器检测的应用上具有自动化程度高,连续多点定位精度高,检测效率高等优点。

STP系统便携式车载检测设备研究

根据无线调车机车信号与监控系统(简称STP系统)车载设备的工作原理和结构特点,分析了车载设备库内维护和检修的现状,提出了一种便携式车载检测设备(简称检测设备)的设计方案。该方案中检测设备采用锂电池供电,通过电台或者串口与STP系统车载主机进行通信,对车载主机与机车各设备的通信状态以及车载主机运行状态进行检测,达到对STP车载设备检测和检修的目的。