一种时延能耗感知的在轨边缘计算任务卸载调度方法

全球智能设备的迅速增长引发了对计算资源下沉至边缘的巨大需求,催生了边缘计算范式的出现。同时,计算资源稀缺的偏远地区用户对算力的需求又推动了在轨边缘计算(Orbit Edge Computing,OEC)概念的提出和发展。在OEC场景下,偏远地区用户可以通过星地和星间通信链路将计算任务卸载至部署在低轨卫星上的边缘服务器,以此突破地面计算通信基础设施的限制,为偏远地区的用户提供低时延和高可靠的服务。然而,OEC场景中卫星算力受有限载荷和太阳能转化效率约束,同时还存在低轨卫星绕地导致的高度动态的星地连接造成的可用时隙有限的限制,面临着计算资源稀缺和可用通信时间有限所带来的挑战。因此,需要高质高效的任务卸载决策算法来保证OEC系统的高效运行。然而,目前在OEC场景下任务卸载方法大多在处理任务时无法兼顾计算任务卸载时延与能耗,此外传统方法还缺少对任务多样性的考量。针对上述问题,提出了一种基于自适应大邻域搜索的在轨边缘计算任务卸载方法OEC-ALNS,该方法以任务类型加权的任务处理成本为优化目标,并针对性地提出了基于最小化时延的破坏算子和修复算子来进一步提升搜索效率和卸载调度质量。基于Walker Delta低轨卫星星座和真实计算任务数据的实验结果表明,与传统的OEC-TA(OEC Task Allocation)方法相比,提出的OEC-ALNS方法在多个任务集异构的OEC场景中最多能够减少42.22%的加权任务处理成本和降低42.46%的平均时延。

车辆运行品质轨边动态监测系统优化及深化应用设计

分析车辆运行品质轨边动态监测系统(TPDS)的现状及应用需求,从优化系统架构、实现网络化预报应用模式、优化联网报警评判及处理规则、完善系统应用功能4个方面提出了系统优化及深化应用的设计方案,详细阐述系统关键技术。系统通过试点应用,实现了报警车辆的网络化预报及闭环管理,提高了报警信息综合利用价值,在确保车辆安全的前提下降低了现场作业量,满足了铁路车辆用户的深化应用需求。

铁路声屏障与轨边矮墙优化设计研究

声屏障的高昂成本往往是由不合理的设计参数造成的.基于铁路噪声预测模型和有限长声屏障设计方法,提出了声屏障优化设计方法.该方法以声屏障建造成本为目标函数,以降噪要求为声学约束,综合考虑设置位置、高度和长度等设计变量的影响.由列车噪声1/3倍频程频谱计算插入损失,通过修正车屏间反射作用,提高了优化过程中插入损失的计算精度.经过与目前设计方法比较,验证了优化方法在铁路声屏障和轻轨桥架声屏障设计中改善经济性能和降噪性能的优越性,并且对轨边矮墙的降噪特性进行了分析,讨论了设计参数对成本和降噪性能的影响.结论对声屏障和轨边矮墙设计参数与形状的选择具有指导意义.

关于动车组故障轨边图像检测系统的设计

说明了图像检测技术在动车组故障检测上应用的必要性,在介绍目前成熟的客车故障轨边图像检测系统原理的基础上,结合动车组图像检测范围和动车组物理构造,对动车组图像检测内容进行分析。在详细描述了系统采用的关键技术后,给出了动车组故障轨边图像检测设备的设计方案,并对西安动车所系统的应用情况和故障进行了简单的展示,最后提出了未来动车组故障图像检测技术发展的前景。

车轮踏面等效锥度轨边检测的应用研究

研究表明,车轮等效锥度会造成车体晃动,影响乘客体验。当等效锥度发展较大时,则会造成车体抖动,造成转向架蛇行失稳,影响行车安全。为加强动车组车轮踏面等效锥度的检测,基于轮对踏面故障诊断系统,开展了车轮踏面等效锥度的轨旁在线检测应用研究。

动车组故障轨边图像自动检测系统图像对比算法研究

动车组故障轨边图像自动检测系统(TEDS)采用模块化、小型化的设计理念,运用图像自动识别技术,对异常图像进行分级报警。在图像自动识别技术基础上,设计了整个图像识别框架,针对不同部件,采用逐级细化、图像对比、分级预报算法,提高动车组故障自动识别效果,达到分级报警的要求。

基于轨边图像SURF特征的动车底部件异常检测算法

动车底部故障自动判定识别一直是列车安全系统的一个重要组成部分。动车底部部件较多,螺栓、盖板等都有可能出现故障,人为检查费时费力,且可能出现纰漏,以往的自动检测故障误判率很高,且不能给出准确的故障类别。因此本文提出了动车底部故障识别系统,该系统在列车轨道处安装若干个摄像头,对摄像头采集的图片进行畸变校正、配准、比对等分析,进而判定列车底部是否存在故障和故障位置、种类。经模拟验证,该系统可以检测出螺栓丢失和盖板丢失等故障。

5T设备轨边装置状态检查系统

介绍了5T设备轨边装置状态检查系统的技术性能、工作原理和运用情况。

北美铁路车辆安全轨边检测系统的现状及思考

介绍在北美和澳大利亚铁路已广泛应用的轨边检测设备,分析北美车辆安全检测设备的发展趋势及特点,提出应加快建设我国铁路车辆安全防范、预警系统。

TFDS-3型故障轨边图像检测系统的应用

TFDS即货车故障轨边图像检测系统,主要利用计算机网络技术、图像采集处理技术、自动控制等技术对铁路轨边通过的货物列车进行图像拍摄,实现从人检转向机检的目的。传统的TFDS系统采用的是面阵扫描相机对货车部件进行扫描。而TFDS-3型货车故障轨边图像检测系统采用线阵相机进行拍摄。TFDS-3系统的应用提高了列检作业效率,减轻了列检作业人员的劳动强度,实现列检不停车技术检查,由人工室外手锤检查向室内图像分析转变的模式,为车辆安全防范提供了重要保证。

铁路货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断技术研究

轨边声学诊断系统以现代声学诊断技术为核心,集智能化、网络化和信息化于一身,技术上无疑具有世界先进水平,与我国铁路跨越式发展安全技术装备的方向相一致。该装置针对运行中的货车轴承,在复杂的环境条件和不同的列车运行工况下,能够及早发现轴承的早期故障,避免或减少燃轴、切轴和脱轨事故,保障列车行车安全,具有较高的实用价值。

浅谈动车组在线轨边设备检测数据分析运用

动车组在线轨边设备检测数据分析是对动车组轮对基本数据，动车组车体底部、两侧，受电弓及车顸等可视图像进行监测、分析、运用、管理。本文旨在为进一步实现安全管理从“三化”建设到“强基迭标、提质增效”的人防、物防、技防综合施策管理，实现动车组大数据分析，提前预防，环节盯控，最大化有效运用在线检测设备的数据分析结果，指导现场生产，最终实现人机分离，提高检修作业效率，确保动车组运行安全平稳有序。

术中滑轨CT辅助在经皮骶髂关节螺钉治疗骨盆后环损伤中的应用

目的:比较术中滑轨CT联合C形臂X线机辅助与单纯使用C形臂X线机辅助透视下经皮骶髂关节螺钉治疗骨盆后环损伤临床疗效。方法:自2018年12月至2022年2月收治76例骨盆后环损伤患者,其中,C形臂联合滑轨CT辅助下行内固定治疗39例为CT组,男23例,女16例,年龄(44.98±7.33)岁;仅在C形臂透视下行内固定治疗37例为C形臂组,男24例,女13例,年龄(44.37±10.82)岁。合并有前环骨折患者42例,均采用经皮髂前下棘内置外固定架(internal fixation,INFIX)或耻骨上支螺钉固定骨盆前环。术后比较两组随访时间、置钉时间、并发症。比较两组Matta复位评价、Majeed疗效评价、CT分级及二次手术翻修率。结果:CT组置钉时间(32.63±7.33) min,短于C形臂组(52.95±10.64) min(t=-9.739,P<0.05)。CT组随访时间(11.97±1.86)个月,C形臂组(12.03±1.71)个月,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。两组术后并发症发生比较,差异无统计学意义(χ~2=0.159,P>0.05)。CT组Matta复位评价结果(Z=2.79,P<0.05)、Majeed疗效评价结果(Z=2.79,P<0.05)、CT分级(Z=2.83,P<0.05)均优于C形臂组。CT组二次手术翻修率低于C形臂组(χ~2=5.641,P<0.05)。结论:术中滑轨CT联合C形臂辅助下经皮骶髂关节螺钉置入手术与传统C形臂透视相比,具有手术时间短、准确度及安全性高、术后二次翻修率显著下降等特点,是重建骨盆骨折后环稳定性的有效方法之一。

考虑加载历史的小半径曲线桥梁梁轨相互作用分析

目前,大部分考虑加载历史的梁轨相互作用研究都集中在直线桥梁上,针对曲线桥梁,尤其是小半径曲线桥梁,梁轨相互作用的研究相对较少。采用理想弹塑性滞回阻力模型模拟扣件纵向阻力,运用有限元软件,建立以城东特大桥为研究对象的钢轨-桥梁-墩台三维有限元空间力学计算模型,研究曲线半径对于梁轨相互作用的影响,探究了多荷载耦合作用、往复荷载作用以及循环荷载作用下考虑加载历史效应的曲线桥梁梁轨相互作用情况,并提出“拉力百分比”以及“压力百分比”的概念以便分析曲线半径对传统线性叠加法误差的影响。结果表明,曲线桥梁中梁轨纵、横向相互作用分别与曲线半径成正、反比,相关数据改变幅度与曲线半径成反比且当曲线半径超过800 m时基本收敛,此时可采用“以直代曲”的简化算法;曲线半径对于横向梁轨相互作用影响程度大于纵向,相较于挠曲、制动工况,伸缩工况受曲线半径影响更加显著;多荷载耦合作用下,采用传统线性叠加法相较于考虑加载历史更为保守且温度荷载起主要贡献;考虑加载历史时钢轨在往复荷载作用下会产生不可忽视的残余内力,且在循环荷载作用下将会产生收敛于第1次往复荷载下的残余内力,这是扣件纵向阻力的弹塑性滞回特性决定的;线性叠加法误差与曲线半径具有相关性,相较于挠曲、制动工况,伸缩工况下对其更为敏感。研究结果可为考虑加载历史下曲线桥梁结构设计提供参考。

广播星历旋转误差对低轨星载BDS-3/GPS实时精密定轨影响分析

基于LT-01A卫星星载BDS-3/GPS观测值进行了星载实时精密定轨研究,并重点分析了广播星历旋转误差对实时定轨精度的影响。通过赫尔默特转换评估了所选时段内GPS和BDS-3广播星历轨道旋转误差,显示BDS-3广播星历旋转误差可达-8.7 mas,平均量级较GPS大约2.5倍。BDS-3广播星历经旋转改正后,轨道切向、法向均方根(RMS)误差从25 cm左右提升至10 cm量级,提升幅度超过50%。因此,基于星载BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨精度受BDS-3星历旋转误差影响严重,且主要作用于切向和法向。经过旋转改正后,单独BDS-3实时定轨在切向、法向、径向RMS分别为21.0 cm、10.7 cm及11.2 cm,其切向和法向精度比改正前分别提升15.0%和31.8%;BDS-3与GPS联合定轨进一步提升切向精度至19.4 cm。得益于BDS-3广播星历较高的精度,单BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨在旋转改正前的三维RMS分别为31.9 cm和29.2 cm,较单GPS实时定轨分别提升9.1%和16.8%;添加旋转改正后,其定轨精度分别提升至26.7 cm和25.0 cm,较单GPS实时定轨分别提升22.6%和27.5%。

低轨星座卫星快速开发与验证方案设计

针对低轨星座卫星快速开发与验证需求,提出试验星+工程星+接口验证平台(VPI)并行研制验证方案。通过工程星研制,对卫星结构、总装设计及供电主通道、推进贮供主通道等设计进行验证,支撑试验星设计优化与结构投产;VPI对星上电子单机接口、星上软件等进行迭代验证。通过试验星研制,对低轨星座卫星功能性能全面验证,确定星座卫星基线。该方案经多颗卫星实施验证,有效提高了低轨星座卫星验证效率。

近地小行星天地基协同监测和轨道确定试验

基于中国科学院国家天文台空间碎片试验望远镜,联合“仰望一号”“吉林一号”卫星,设计并开展了近地小行星天地基协同监测试验,利用图像处理和定轨方法,实现了天地基观测图像的目标检测和天文定位,完成了近地小行星轨道的精确确定。经分析,基于现有的天地基设备可实现对近地小行星的协同监测和轨道编目,为研判近地小行星撞击风险提供轨道数据支持。

高速铁路动静态轨检数据里程对齐与误差修正

轨道几何动、静检测数据间的精确匹配对探明高速铁路线路服役状态和制定准确可靠的养护维修策略具有关键作用。针对动静里程匹配算法研究较少的现状,提出利用动、静态实测数据波形匹配,建立基于互相关函数与动态时间规划相结合的两阶段修正算法,并以距离误差作为评价指标。结合某高铁线路轨道几何检测数据的案例分析,以静态检测数据作为参考基准,对动态检测数据进行里程误差评估与修正。结果表明,两阶段算法修正效果显著,累积距离误差降幅超过93%,修正后的动、静态检测数据严格对齐保证了动态检测数据的可靠性与有效性。

低轨星座红外探测器对临近空间高超声速目标的可探测性分析

以STSS LEO红外探测平台为例,分析其对AGM-183A类空射式高超声速目标的可探测性。为了直观比较不同条件下目标的光电探测特性,将其量化为焦平面上输出信噪比超过阈值的像元数量。首先计算目标气动温度及光谱辐射强度,再利用探测器模型,计算在不同探测方向、距离和角度下,焦平面的信噪比峰值以及超过信噪比阈值的像元数量。分析结果表明,星下点模式下信噪比峰值最高(335),且超过信噪比阈值(6)的像元数最多(54×54),此像元数代表LEO星座对AGM-183A目标的最大可探测性。在临边探测模式下,给出目标可探测性随探测角度和目标温度的变化规律。结果表明,当目标温度接近800 K且探测方位角ψ小于10°(或大于170°)时,焦平面上超过信噪比阈值的像元数量为4×4,说明此时目标可探测性已经接近探测器的理论极限(3×3)。对比来看,温度的改变对目标可探测性的影响更为显著。在临边探测模式下,目标在飞行中段采用主动冷却手段降低表面气动温度以逃脱LEO探测的概率更高。从提高预警能力角度,要提高探测器在最不利角度对温度接近800 K目标的信噪比阈值(方位角ψ小于10°或大于170°时焦平面像元数量不低于8×8)。