一城一北斗|新朔鐵路北斗差分高精度定位系統應用

申報單位：國能新朔鐵路有限責任公司通信技術分公司

聯合申報單位：

主要完成人：張俊偉、王克文、劉永恒、趙興利、杭利華、李想

一、案例簡介

北斗衛星導航系統是我國著眼于國家安全和經濟社會發展的礎設施。通信公司通過建設新準、大準、 準池鐵路線北斗差分定位系統骨干網、區域加密網，2023年7月完成了全線57處基于北斗的差分定位基 站建設，建成了新朔鐵路安全自主可控的國產化北斗差分高精度定位系統，覆蓋全線631公里，坐標采用 CGCS2000坐標系統，實現鐵路沿線范圍內誤差小于25cm的精準定位及小于50ns授時功能，填補了重載

鐵路北斗高精度服務全線路組網的空白。新朔鐵路北斗差分高精度定位系統是一種高精度的衛星導航定位 系統，能夠滿足鐵路信息化建設、鐵路線路作業安全防護、生產與監控數據傳輸、作業區域施工人員安全 防護、列車接近預警等生產場景應用需要。通過利用北斗定位、短報文和授時技術，實現列車精準定位、 列控系統應急通信及時鐘同步等功能，實現鐵路沿線人員、設備、機車的定位精度誤差小于25cm的高精 度定位，為手持機、車載終端等移動設備提供高精度增強實時位置服務，滿足現代重載鐵路高效監控、自 動連續、高精度及可靠性的列車定位要求，為自然災害監測與防災救災、機車車輛定位導航與貨物物流管 理等業務提供精準位置服務。

二、技術方案

新朔鐵路差分定位系統主要由基準站子系統、數據通信子系統和數據處理與控制中心子系統3個子系 統組成。基準站網子系統主要為分布在沿線的57個基準站。數據通信子系統將各基準站的GNSS原始觀 測數據實時送回數據中心。數據處理與控制中心子系統包括控制中心和數據處理中心，主要用來實現基準 站的數據連接、管理、存儲，完成差分數據的播發服務。

1)基準站網子系統建設：基準站是差分系統的重要組成部分，具備長期連續跟蹤觀測和記錄衛星信 號的能力，通過數據通信網定時或實時將觀測數據傳輸到管理后臺，由天線、觀測墩、室外避雷針、基準 站接收機組成。

2)數據通訊子系統建設：數據通訊子系統分為兩部分，一部分用于連接基準站和系統控制中心的通 訊，另一部分用于連接用戶數據中心和用戶應用系統。在數據通訊子系統的連續運行下，實現路線范圍內 的聯網及數據交換。基準站差分接收機使用有線網絡，將實時觀測的差分數據通過網絡回傳至差分管理后 臺，由后臺服務器進行統一管理、處理。差分接收機線路通過交換機接入，利用新朔鐵路既有網絡進行數 據回傳。整個網絡須配置內部IP地址，各接收機的IP地址統一進行管理。數據中心對外進行差分服務的 發布，其他系統使用內部網絡連接差分管理后臺，使用差分服務。

3)數據處理與控制子系統建設：作為整個系統的核心，控制中心具備數據處理、系統運行監控、信 息服務、用戶管理等功能。數據處理，包括數據統計與分析、數據分流、數據同步、數據結算、標準格式 差分信息生成、數據管理等。負責各基準站數據采集并對傳輸過來的數據進行質量分析和評價，對各種數 據(如導航)進行多站數據綜合、分流、形成統一的差分修正數據，按一定方式提供上網服務。系統運行 監控，對各基準站運行中的設備安全、正常性進行監測管理，可遠程監控基準站GNSS定位設備的工作參 數、檢測工作狀態、發出必要的指令改變各基準站運行狀態，實現對GNSS基準站網子系統進行實時、動 態的管理；監控通訊系統的數據傳輸率、丟包率、穩定性、安全性等。信息服務，對各類用戶提供導航定 位數據服務，在服務器上發布地理信息中有關坐標系和高程系統的轉換服務，有關控制測量和工程測量的 軟件服務和計算服務。用戶管理，對所服務的各類用戶進行管理，包括用戶計時、流量管理；用戶登記、 注冊、撤消、查詢管理等。

三、創新亮點

新朔鐵路北斗差分高精度定位系統作為提供導航、定位、授時的基礎服務平臺，為鐵路沿線作業人員、 設備設施、機車車輛提供高精度定位、導航、監測等服務，目前已應用于新朔鐵路基于北斗的重載鐵路列 控系統、大準鐵路工電綜合維修平臺、新準鐵路一體化作業管控系統、工務“精測精搗”作業等。

1)基于北斗的列車綜合定位：基于北斗的列車綜合定位系統，可以實現對列車位置的精確定位，實 時監控列車的的運行狀況，提供實時的運行數據和軌跡數據，為列車安全運行提供可靠的技術支持。

2)基于北斗短報文的故障應急恢復。在發生災害事故時，受困人員可以通過北斗短報文功能向救援 人員發送求救信號。通過北斗差分高精度定位系統，可以實時定位救援人員和受困人員位置，使救援行動 能夠及時展開，提高救援效率。

3)大準鐵路工電綜合維修平臺。該系統結合北斗差分定位系統，實現設備管理、作業工單管理、電 子圍欄閉環一體的綜合維修體系，對現場作業全過程監控管理。

4)大準線首次“精測精搗”作業。通過采用“北斗+慣導+激光儀+全站儀”四合一快速測量系統，首次在 大準線外西溝站K134+000至K148+000處進行“精測精搗”項目作業，共完成“精測精搗”作業2km,成為 新朔鐵路“兩季保全年”維修目標下維修模式新的探索和實踐。

5)鐵路邊坡形變監測系統。鐵路邊坡形變監測系統即在鐵路沿線高陡邊坡的隱患點上建設位移與環 境監測北斗基站，實時監測坡體結構的變化，為鐵路的安全生產、平穩運行保駕護航。

6)新準鐵路安全生產管控系統。該系統依托智能馬甲、北斗卡片等設備，呈現作業人員軌跡、現場 不安全行為、監測監測數據接入展示，實現作業現場和作業人員的實時軌跡跟蹤、列車預警等。