1、高鐵的不斷提速對(duì)高鐵運(yùn)行安全提出了更高的需求，如何對(duì)高鐵沿線環(huán)境的異物侵限和滑坡、泥石流等自然災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)和安全預(yù)警備受關(guān)注。而與此同時(shí)，為滿足未來(lái)鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)快速增長(zhǎng)的容量需求，國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)已經(jīng)確定了GSM-R向基于LTE的高鐵無(wú)線通信系統(tǒng)的演進(jìn)戰(zhàn)略。由于毫米波頻段擁有帶寬非常寬且較為“空白”的非授權(quán)頻段，毫米波無(wú)線通信領(lǐng)域的研究將會(huì)持續(xù)成為無(wú)線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。另一方面，毫米波頻段在雷達(dá)探測(cè)中也扮演著重要的角色。

2、基于此，本論文提出一種鐵路場(chǎng)景下毫米波探測(cè)與通信融合的基于LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在原有LTE基礎(chǔ)上融合了毫米波探測(cè)和毫米波通信功能，利用大帶寬非許可證毫米波頻段，為構(gòu)建基于現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備的雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供一種高性價(jià)比的手段，同時(shí)能夠?yàn)榱熊囂峁└呷萘繜o(wú)線通信服務(wù)。對(duì)于雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為了提高探測(cè)準(zhǔn)確性，減少虛警的發(fā)生，本論文對(duì)異物侵限及自然災(zāi)害探測(cè)點(diǎn)跡處理方法進(jìn)行了研究?；谌诤暇W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，本論文針對(duì)鐵路異物侵限及自然災(zāi)害的實(shí)際需

3、求設(shè)計(jì)了預(yù)警系統(tǒng)，確保預(yù)警信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，為高鐵的安全行駛提供了一種方案。
　　對(duì)于毫米波探測(cè)與通信融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，論文首先研究了BBU(Building BasebandUnit)池+RRU(Radio Remote Unit)云無(wú)線接入方案、網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案和頻段選擇，然后對(duì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，最后對(duì)融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的性能進(jìn)行仿真分析。BBU池+RRU云無(wú)線接入方案使連接到同一個(gè)BBU池的RRU組成一個(gè)邏輯小區(qū)，RRU的部署

4、方案采用交織雙邊布置方案。雷達(dá)主要采用適合近程探測(cè)的線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，回波信號(hào)處理方案采用二維信號(hào)處理算法和二維恒虛警算法來(lái)檢測(cè)目標(biāo)，可有效抑制復(fù)雜背景雜波對(duì)探測(cè)性能的影響。通過(guò)融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的仿真結(jié)果表明，在保證雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效監(jiān)測(cè)的前提下，由于毫米波頻段RRU的引入，提出的融合架構(gòu)的通信容量性能大幅提升。
　　對(duì)于異物侵限及自然災(zāi)害探測(cè)點(diǎn)跡處理方法，分別研究了點(diǎn)跡預(yù)處理算法、點(diǎn)跡凝聚算法、目標(biāo)過(guò)濾算法和點(diǎn)跡參數(shù)估值算法，并對(duì)相

5、關(guān)算法進(jìn)行了仿真分析。點(diǎn)跡預(yù)處理算法能過(guò)濾掉大部分干擾點(diǎn)跡，并在點(diǎn)跡數(shù)量異常多時(shí)直接預(yù)警。論文提出一種基于具有噪聲的基于密度的聚類方法(Density-Based Spatial Clustering of Applicationswith Noise，DBSCAN)算法的點(diǎn)跡凝聚算法，能較好的適應(yīng)復(fù)雜場(chǎng)景下點(diǎn)跡的不連續(xù)性和不規(guī)則性。目標(biāo)過(guò)濾算法能夠減少由雜波或者無(wú)威脅性物體的運(yùn)動(dòng)（如鳥(niǎo)類、細(xì)小石子等）帶來(lái)的虛警問(wèn)題。論文改進(jìn)了基于相似

6、度的二維點(diǎn)跡參數(shù)估值算法，通過(guò)仿真驗(yàn)證后，改進(jìn)后的點(diǎn)跡參數(shù)估值算法準(zhǔn)確度更高，抗干擾性更強(qiáng)。
　　對(duì)于預(yù)警系統(tǒng)，首先對(duì)預(yù)警系統(tǒng)總體框架和策略進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后介紹預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警信號(hào)處理算法，緊接著對(duì)融合架構(gòu)的物理層進(jìn)行了研究，包括幀結(jié)構(gòu)和信令流程等，并根據(jù)毫米波的傳播特性研究了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)中毫米波頻段的相關(guān)參數(shù)，給出了相關(guān)的可行性方案。最后對(duì)預(yù)警通知