一城一北斗|新朔铁路北斗差分高精度定位系统应用

申报单位：国能新朔铁路有限责任公司通信技术分公司

联合申报单位：

主要完成人：张俊伟、王克文、刘永恒、赵兴利、杭利华、李想

一、案例简介

北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展的础设施。通信公司通过建设新准、大准、 准池铁路线北斗差分定位系统骨干网、区域加密网，2023年7月完成了全线57处基于北斗的差分定位基 站建设，建成了新朔铁路安全自主可控的国产化北斗差分高精度定位系统，覆盖全线631公里，坐标采用 CGCS2000坐标系统，实现铁路沿线范围内误差小于25cm的精准定位及小于50ns授时功能，填补了重载

铁路北斗高精度服务全线路组网的空白。新朔铁路北斗差分高精度定位系统是一种高精度的卫星导航定位 系统，能够满足铁路信息化建设、铁路线路作业安全防护、生产与监控数据传输、作业区域施工人员安全 防护、列车接近预警等生产场景应用需要。通过利用北斗定位、短报文和授时技术，实现列车精准定位、 列控系统应急通信及时钟同步等功能，实现铁路沿线人员、设备、机车的定位精度误差小于25cm的高精 度定位，为手持机、车载终端等移动设备提供高精度增强实时位置服务，满足现代重载铁路高效监控、自 动连续、高精度及可靠性的列车定位要求，为自然灾害监测与防灾救灾、机车车辆定位导航与货物物流管 理等业务提供精准位置服务。

二、技术方案

新朔铁路差分定位系统主要由基准站子系统、数据通信子系统和数据处理与控制中心子系统3个子系 统组成。基准站网子系统主要为分布在沿线的57个基准站。数据通信子系统将各基准站的GNSS原始观 测数据实时送回数据中心。数据处理与控制中心子系统包括控制中心和数据处理中心，主要用来实现基准 站的数据连接、管理、存储，完成差分数据的播发服务。

1)基准站网子系统建设：基准站是差分系统的重要组成部分，具备长期连续跟踪观测和记录卫星信 号的能力，通过数据通信网定时或实时将观测数据传输到管理后台，由天线、观测墩、室外避雷针、基准 站接收机组成。

2)数据通讯子系统建设：数据通讯子系统分为两部分，一部分用于连接基准站和系统控制中心的通 讯，另一部分用于连接用户数据中心和用户应用系统。在数据通讯子系统的连续运行下，实现路线范围内 的联网及数据交换。基准站差分接收机使用有线网络，将实时观测的差分数据通过网络回传至差分管理后 台，由后台服务器进行统一管理、处理。差分接收机线路通过交换机接入，利用新朔铁路既有网络进行数 据回传。整个网络须配置内部IP地址，各接收机的IP地址统一进行管理。数据中心对外进行差分服务的 发布，其他系统使用内部网络连接差分管理后台，使用差分服务。

3)数据处理与控制子系统建设：作为整个系统的核心，控制中心具备数据处理、系统运行监控、信 息服务、用户管理等功能。数据处理，包括数据统计与分析、数据分流、数据同步、数据结算、标准格式 差分信息生成、数据管理等。负责各基准站数据采集并对传输过来的数据进行质量分析和评价，对各种数 据(如导航)进行多站数据综合、分流、形成统一的差分修正数据，按一定方式提供上网服务。系统运行 监控，对各基准站运行中的设备安全、正常性进行监测管理，可远程监控基准站GNSS定位设备的工作参 数、检测工作状态、发出必要的指令改变各基准站运行状态，实现对GNSS基准站网子系统进行实时、动 态的管理；监控通讯系统的数据传输率、丢包率、稳定性、安全性等。信息服务，对各类用户提供导航定 位数据服务，在服务器上发布地理信息中有关坐标系和高程系统的转换服务，有关控制测量和工程测量的 软件服务和计算服务。用户管理，对所服务的各类用户进行管理，包括用户计时、流量管理；用户登记、 注册、撤消、查询管理等。

三、创新亮点

新朔铁路北斗差分高精度定位系统作为提供导航、定位、授时的基础服务平台，为铁路沿线作业人员、 设备设施、机车车辆提供高精度定位、导航、监测等服务，目前已应用于新朔铁路基于北斗的重载铁路列 控系统、大准铁路工电综合维修平台、新准铁路一体化作业管控系统、工务“精测精捣”作业等。

1)基于北斗的列车综合定位：基于北斗的列车综合定位系统，可以实现对列车位置的精确定位，实 时监控列车的的运行状况，提供实时的运行数据和轨迹数据，为列车安全运行提供可靠的技术支持。

2)基于北斗短报文的故障应急恢复。在发生灾害事故时，受困人员可以通过北斗短报文功能向救援 人员发送求救信号。通过北斗差分高精度定位系统，可以实时定位救援人员和受困人员位置，使救援行动 能够及时展开，提高救援效率。

3)大准铁路工电综合维修平台。该系统结合北斗差分定位系统，实现设备管理、作业工单管理、电 子围栏闭环一体的综合维修体系，对现场作业全过程监控管理。

4)大准线首次“精测精捣”作业。通过采用“北斗+惯导+激光仪+全站仪”四合一快速测量系统，首次在 大准线外西沟站K134+000至K148+000处进行“精测精捣”项目作业，共完成“精测精捣”作业2km,成为 新朔铁路“两季保全年”维修目标下维修模式新的探索和实践。

5)铁路边坡形变监测系统。铁路边坡形变监测系统即在铁路沿线高陡边坡的隐患点上建设位移与环 境监测北斗基站，实时监测坡体结构的变化，为铁路的安全生产、平稳运行保驾护航。

6)新准铁路安全生产管控系统。该系统依托智能马甲、北斗卡片等设备，呈现作业人员轨迹、现场 不安全行为、监测监测数据接入展示，实现作业现场和作业人员的实时轨迹跟踪、列车预警等。