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文章：《面向智能铁路无线网络的数字孪生关键技术》
期刊：高速铁路（英文），2024年第1期
作者：官科、郭兴海、何丹萍、艾渤、钟章队等
评荐：卢春房（中国工程院院士）
当前，我国已建成全球最大的高速铁路网，无线通信网络也成为高铁技术体系中的重要组成部分。作为一种无线网络设计、建设与运维的新范式，无线数字孪生技术可以实现全生命周期管理，适应并满足铁路无线通信新要求。
然而，当前发展智能铁路无线网络数字孪生应用仍然面临一系列科学问题和技术挑战。例如，铁路场景包含电力牵引架、路堑、车站、横跨桥、明洞等特殊且无规律的结构体，如何准确表征它们的几何电磁特性，均需要长期的研究和积累。再如，铁路无线通信使用的频段跨度很大，从400MHz的无线列调系统、900MHz的铁路无线通信系统（GSM-R），到正在开展试验的铁路新一代移动通信系统（5G-R），以及未来可能发展和部署的毫米波和太赫兹通信系统，这些不同频段的电波传播机理相去甚远，能否进行一致性的表征和通用化的建模成为巨大挑战。此外，铁路场景复杂而特色鲜明，无线信道呈现独特的损耗与衰落特性，如何利用以射线追踪技术为代表的确定性信道建模方法，进行准确、高效预测，对于实现铁路无线网络数字孪生至关重要。
为此，该文凝练了当前关键技术及最新研究成果，包括介质物理电磁特性表征、三维环境自主构建、人工智能驱动的环境认知、模型数据双驱动的高性能射线追踪技术、多频谱感知数据高效生成等。同时，基于这些关键技术，该文作者及所在团队联合研发了智能铁路无线网络规优一体化平台，并在该文中介绍了其工作原理与工作流程，以及在数字化勘察、线路优化、协同设计、施工、运营维护等方面的应用前景，为形成铁路全生命周期数字化解决方案提供了有益参考。
