基于毫米波雷达的铁路隧道人员定位技术研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S2.025

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隧道建设（中英文） ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (S2): 223-229.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S2.025

基于毫米波雷达的铁路隧道人员定位技术研究

魏军１，韩君龙２，王巍3， *，左自辉4

(1. 北京华铁信息技术有限公司，北京 100081； 2. 国能朔黄铁路发展有限责任公司肃宁分公司，河北沧州 062350； 3. 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，北京 100081； 4. 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所，北京 100081）

出版日期:2023-12-30 发布日期:2024-03-28
作者简介:魏军（1983—），男，湖南常德人，2008年毕业于北方工业大学，电子信息工程专业，本科，高级工程师，现从事铁路通信技术研究工作。Email： wj_luck2008@163.com。*通信作者：王巍，Email： nwwv@163.com。

Personnel Positioning Technology for Railway Tunnels Based on Millimeter Wave Radar

WEI Jun1, HAN Junlong2, WANG Wei3, *, ZUO Zihui4

(1. Beijing Huatie Information Technology Co., Ltd., Beijing 100081, China; 2. CHN Energy Shuohuang Railway Development Co., Ltd. Suning Branch, Cangzhou 062350, Hebei, China; 3. Signal and Communication Research Institute, China Academy of Railway Sciences Co., Ltd., Beijing 100081, China; 4. Infrastructure Inspection Research Institute, China Academy of Railway Sciences Co., Ltd., Beijing 100081, China)

Online:2023-12-30 Published:2024-03-28

摘要/Abstract

摘要： 为实现隧道内人员的实时定位，保障铁路隧道内施工作业安全，提出一种基于毫米波雷达的铁路隧道人员定位技术，并设计铁路隧道人员定位系统。针对铁路隧道施工环境特点，使用调频连续波工作体制雷达，首先，通过分析雷达反射波的频率、时延、相位等信息，测量目标点的距离、速度、角度，使用杂波消除、目标检测算法获得目标的点云；然后，使用目标跟踪算法对点云进行聚类和跟踪，获取并展示人员的位置、速度和轨迹等信息，当隧道内人员有异常行为时及时发出警告；最后，构建半实物仿真环境，通过在隧道内布设雷达节点、在隧道外布设处理服务器，对该人员定位技术进行测试验证。研究结果表明：单个雷达节点可以同时跟踪至少6名人员的位置分布和姿态等信息，提出的人员定位技术可满足铁路隧道内人员实时精确定位需求。

关键词: 铁路隧道, 人员定位, 毫米波雷达, 调频连续波

Abstract: To position the personnel in railway tunnels in real time and ensure safe construction, a railway tunnel personnel positioning technology based on millimeter wave radar is proposed. Considering the characteristics of railway tunnel construction environment, a frequencymodulated continuous wave radar is used. First, the distance, velocity, and angle of the target point are measured by analyzing the frequency, time delay, and phase of the radar reflection wave, and the clutter elimination and target detection algorithm are used to obtain the point cloud of the target. Then, a target tracking algorithm is used to cluster and track the point cloud, obtaining and displaying the position, velocity, and trajectory of the personnel, and issuing alarms in a timely manner for abnormal behaviors. Finally, a semiphysical simulation environment is constructed. Radar nodes are deployed inside the tunnel, and processing servers are deployed outside the tunnel to experimentally verify the proposed technical solution. The research results show that a single radar node can simultaneously track the position distribution and posture information of at least six targets. The technical solution can meet the requirements of realtime and precise positioning of personnel in railway tunnels.

Key words: railway tunnel, personnel positioning, millimeter wave radar, frequency modulated continuous wave

魏军, 韩君龙, 王巍, 左自辉. 基于毫米波雷达的铁路隧道人员定位技术研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(S2): 223-229.

WEI Jun, HAN Junlong, WANG Wei, ZUO Zihui. Personnel Positioning Technology for Railway Tunnels Based on Millimeter Wave Radar[J]. Tunnel Construction, 2023, 43(S2): 223-229.

[1]	田雪豪, 宋丹, 江帅, 付开勇, 高立君, 王柏松. 运营铁路隧道套衬施工机械化配套研究与应用[J]. 隧道建设, 2024, 44(2): 368-376.
[2]	巩江峰, 王伟, 王芳, 杨昌贤, 袁溢. Statistics of China′s Railway Tunnels by the End of 2023 and Overview of Tunnels of Key New Projects in 2023(截至2023年底中国铁路隧道情况统计及2023年新开通重点项目隧道情况介绍) [J]. 隧道建设, 2024, 44(2): 377-392.
[3]	易国良, 陈馈, 卢高明, 周建军, 范文超. Progress in Shield Tunneling Technology for Urban Underground Space in China（我国城市地下空间盾构法隧道工程技术新进展）[J]. 隧道建设, 2024, 44(1): 1-20.
[4]	田四明, 王伟, 刘建友, 徐湉源, 张矿三, 孙克国. Research on and Prospect of Key Technologies of Frost-proofing and- Anti-freezing for Railway Tunnels in Cold Regions（寒区铁路隧道防寒抗冻关键技术研究与展望）[J]. 隧道建设, 2024, 44(1): 21-34.
[5]	孙文昊, 郭亚林, 何应道, 何卫, 郭春. 铁路隧道全生命周期绿色等级评价体系研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(S2): 59-68.
[6]	许建军. 基于位移反演的中老铁路泥砂岩互层隧道支护时机研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(S2): 129-135.
[7]	吴元金, 刘永胜, 尹龙, 罗占夫, 王栋, 张继超. 铁路隧道工程碳排放研究进展可视化知识图谱研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(S2): 237-245.
[8]	赵旭, 杜峰, 余鲸, 冯国峰, 林春刚, 王百泉. 大直径盾构隧道弧形件预制装配精调技术研究与实践[J]. 隧道建设, 2023, 43(S2): 492-503.
[9]	田经纬, 万晓燕, 史宪明. 隧道内斜井取风对高速列车倾覆稳定性的影响[J]. 隧道建设, 2023, 43(S1): 233-239.
[10]	杨斌, 刘天赐, 刘志春, 李宁, 朵生君. 基于变形分级的挤压性围岩铁路隧道断面形状优化设计[J]. 隧道建设, 2023, 43(S1): 344-355.
[11]	曹勇, 杨川, 仇文革, 王先毫, 白衡斌, 凌鹏. 基于掌子面三维几何图像计算Jv值的方法研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(9): 1492-1500.
[12]	王华, 路耀邦, 冯国峰, 王百泉, 林春刚, 闫贺. 隧道结构健康管理大数据平台研发及应用[J]. 隧道建设, 2023, 43(8): 1425-1437.
[13]	焦红卫. 郑万高铁巫山特长隧道长风室接力通风污染物运移特征研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(7): 1127-1138.
[14]	戴军, 王建军, 周波, 仇文革, 罗杰. 限阻耗能型支护结构在单线铁路隧道大变形中的应用研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(6): 980-987.
[15]	徐怀仁. 泥质石灰岩地层高速铁路隧道底鼓原因分析[J]. 隧道建设, 2023, 43(6): 1075-1088.

基于毫米波雷达的铁路隧道人员定位技术研究

Personnel Positioning Technology for Railway Tunnels Based on Millimeter Wave Radar

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