面向国家《交通强国建设纲要》,结合轨道交通控制与安全建设与运营需求，发挥实验室多学科综合交叉与融合的团队优势，在轨道交通控制与安全领域开展具有原创性的应用基础理论与方法研究，为轨道交通技术创新及安全高效运营提供理论支撑；加强列车自主运行、人工智能及高可信通信在轨道交通应用中的相关基础理论及关键技术研究。
一、 课题类别
1. 重点课题
研究目标：实验室研究项目体系中的重要部分，其定位是面向重大需求、瞄准国际前沿、整合创新资源、解决关键问题、孕育重点突破。重点课题支持实验室人员围绕实验室重点任务，针对有战略意义的、已有较好基础，并可能产生重大成果和重要研究方向的课题，组织团队开展持续深入的系统性基础研究或应用基础研究；通过自主课题的研究，形成具有自主知识产权、对国民经济和相关技术领域发展具有重大影响的标志性成果。
申请资格：各研究室学术带头人组织申报。
培育指标，满足下列指标之一：
- 主持申报并获得省部级（学会或协会）一等奖及以上奖励；
- 主持申报并获得国家级重大、重点项目，同时在实验室认定的本领域国内外有影响力的期刊上发表论文至少5篇。
年限经费：实施年限为1-3年，经费支持额度为30-80万元，一般分三批拨付，中期经费的拨付以完成相关培育指标的申报为准。
2. 探索性课题
研究目标：面向领域重要需求，瞄准学科前沿，促进学科发展，激励原始创新。探索性课题支持实验室人员围绕实验室研究方向，针对一些在国际国内相关研究领域尚处于初始阶段的基础性研究，开展具有前瞻性、勇于创新的探索性研究，期望通过此类课题的研究，为在一些新兴方向取得突破性进展和持续研究奠定基础。同时，鼓励各研究室之间的联系与互动,促进研究室间研究内容的有效融合和深度协作，引导各研究室面向国家重大需求、前沿以及创新性课题进行协同研究，为实验室在轨道交通领域控制与安全领域综合性成果的形成提供支撑。
申请资格：具有博士学位，充分了解国内外相关研究领域发展现状与前沿的实验室固定人员自由申请，自主选题。
培育指标：申报国家自然科学基金项目，同时在实验室认定的本领域国内外有影响力的期刊上发表论文至少2篇。
年限经费：实施年限为1-2年，经费支持额度为10-20万元，一般分三批拨付，中期经费的拨付以完成国家自然科学基金项目的申报或已投稿高水平论文。
3. 平台建设课题
研究目标：建设具有轨道交通控制与安全领域国际先进水平的实验平台，支持实验室基础理论和关键技术研究，有力支撑轨道交通行业的发展。
申请资格：申请人应具有博士学位，充分了解国内外相关研究领域发展现状与前沿，具有团队合作精神。
培育指标：完成实验室平台建设并形成研究报告，提交演示报告。
年限经费：实施年限为1-2年，经费支持额度为10-20万元，一般分三批拨付，中期经费的拨付以完成平台初步构建为准。
4. 人才类课题
- 优秀中青年人才课题：
申请资格：申请人为50岁以下固定人员。
培育指标：获得国家级人才类项目，以个人形式申报，支持力度视各类人才层次而定。
年限经费：实施年限为1-2年，经费支持额度为10-30万元，一般分三批拨付，中期经费的拨付以获得校级推荐资格为准。
- PI人员课题：
申请资格：申请人为实验室已聘PI。
培育指标：实现申请人所属平台与实验室现有平台的交互融合并形成平台演示报告，或在实验室认定的本领域国内外有影响力的期刊上发表论文至少1篇。
年限经费：实施年限为1-2年，经费支持额度为10-30万元，一般分三批拨付，中期经费的拨付以完成平台的初步融合或已投稿高水平论文。
- 新进人员启动课题：
申请资格：申请人为实验室新引进研究人员，与人才引进相配套，主要用于新进人员开展基础研究和应用基础工作，鼓励实验技术方法的创新研究，促进新进人员成长。
培育指标：在实验室认定的本领域国内外有影响力的期刊上发表论文至少1篇。
年限经费：实施年限为1年，经费支持额度5万元，一次性拨付。
- 科研博士后研究课题：
申请资格：申请人为实验室科研博士后，与人才引进相配套。
培育指标：按博士后任务书要求执行。
年限经费：经费支持额度20万元，实施年限为2年，分两年拨付。
二、 选题范围
研究方向之一：轨道交通流分析与控制理论
1. 重点课题：
- 面向城轨自主运行的分布式智能仿真与动态决策方法
拟解决关键科学问题：
- 面向自主运行需求的线网动态客流全景智能感知预测方法
- 动态需求驱动的列车自主运行方案生成及调整方法
- 城轨客流车流耦合运行过程的分布式智能仿真推演方法
- 基于分布式仿真的线网自主协同运行动态决策方法。
研究目标：
- 面向列车自主运行决策需求，融合多源客流感知数据，提出线网动态客流全景智能感知方法，对列车上下车人数、站台候车人数、分方向换乘人数等自主运行决策关键参数进行全景感知预测；
- 考虑自主运行、按需行车的核心目标，基于感知预测的动态客流需求，提出动态需求驱动的列车自主运行方案生成及调整方法，自主确定发车间隔、停站时长，自主规划各次列车的停站方案、编组策略及运行交路，实现运力运量的高度匹配。
- 研究揭示自主运行列车与客流的深度耦合机制，突破多层级客流-车流一体化仿真模型构建技术，搭建线网运营的数字化孪生模型，设计线网客流车流动态耦合运行过程的分布式智能仿真架构与算法，实现列车自主运行方案及其调整策略的快速仿真验证，支撑动态智能决策。
- 在单线路列车自主运行方案的基础上，进一步考虑全线网运营的全局目标，提出基于高效分布式智能仿真的线网自主协同运行动态决策方法，实现单线路多列车间的自主协调、线路间列车的自主衔接，最终实现线网层面高度智能化的按需行车目标。
2. 探索课题：
- 面向四网融合的轨道交通多制式协同客运智能调度方法
拟解决关键科学问题：
- 四网融合导向下多制式轨道交通网络耦合运行机制
- 考虑柔性引导与刚性控制的多制式客流协同调度方法
- 不同融合模式下轨道交通多制式行车协同调度机制及方法。
研究目标：
- 梳理干线铁路网、城际铁路网、市域铁路及城轨融合发展的不同阶段及演化规律，构建基于多层时效网络的多制式轨道交通系统乘客出行及列车运行网络耦合演化模型，揭示其时空耦合运行机制及动态演化机理；
- 在多制式轨道交通枢纽节点，建立基于排队网络模型的车站级多制式客流智能协同调度方法，在特定车站、时段实施限流或发布引导信息，为干线铁路或城际铁路衔接的城轨站预留充足运力。
- 面向跨线运行互联互通条件及突发事件扰动场景，考虑不同融合阶段下不同车辆基地共享模式及不同列车跨线比例对本列车运行秩序恢复能力的影响，建立多策略组合运用条件下多制式线网协同智能调度优化方法。
- 基于“预测+优化”一体化的城市轨道交通列车运行智能调度优化研究
拟解决的关键科学问题：
- 兼顾高精度与可解释性的多步进站流动态预测模型。
- 融合客流预测与列车智能调度、车底实时周转的“预测+优化”一体化列车运行智能调度优化设计模型。
- 求解一体化模型的快速近似反向传播算法。
研究目标：
- 提出基于深度学习的多步客流预测模型，使用大规模客流数据，实现对未来不同时段的进站流进行多步高精度动态预测。
- 基于深度学习计算图框架，设计融合客流预测与列车智能调度、车底实时周转的“预测+优化”一体化研究方法，实现实时的城市轨道交通列车运行智能调度。
- 提出快速近似反向传播算法，实现“预测+优化”一体化模型求解，提出合理的列车运行智能调度动态优化设计方案。
- 自主运行环境下的城市轨道交通动态运营调度方法研究
拟解决关键科学问题：
- 自主运行环境下的的城市轨道交通客流分析与预测；
- 基于预测客流的城市轨道交通列车动态调度模型与算法；
- 面向自主运行需求的城市轨道交通客流车流智能协同优化调度。
研究目标：
- 分析城市轨道交通自主运行环境下客流的需求分布，构建基于深度神经网络的客流预测方法；
- 基于预测客流，构建城市轨道交通列车动态调度控制模型和智能求解算法，实现突发事件下路网整体列车运行效率的全局最优；
- 考虑城市轨道交通系统自主运行需求，构建客流车流智能协同优化调度模型和算法，从而在保障乘客安全准时出行的前提下，实现城市轨道交通运营的降本增效。
- 基于多模态数据的城市轨道交通列车自主运行风险分析及智能评价
拟解决关键科学问题：
- 网络化智能化城市轨道交通列车自主运行风险演变路径构造及预测模型。
- 基于多模态数据的城市轨道交通列车自主运行风险智能评价模型和方法。
研究目标：
- 辨识大规模网络化、高度智能化城市轨道交通列车自主运行关键风险因素，揭示列车自主运行风险形成潜在性、突发性等特征。
- 提出高效地构造列车自主运行风险演变路径的模型和方法，多维度预测城市轨道交通列车自主运行风险时空分布。
- 建立基于多模态风险数据的城市轨道交通列车自主运行风险韧性评价指标体系，提出列车自主运行风险智能评价的测试及验证技术框架。
3. PI课题：
- 面向自主运行的城市轨道交通突发事件影响智能仿真
拟解决关键科学问题：
- 城市轨道交通突发事件的影响评价及量化方法。
- 突发事件下城轨交通网络级客流-车流状态评估方法。
- 自主运行场景下城轨突发事件影响智能仿真方法。
研究目标：
- 解析及计算突发事件对城市轨道交通系统运行的影响评价，并建立定量计算模型。
- 充分考虑不同事件及其他交通方式的交互作用，建立网络级多线网客流-车流状态评估模型并设计大规模网络的快速分解算法。
- 构建面向自主运行的城市轨道交通不同突发事件场景影响的智能仿真方法。
- 研发事件影响下智能仿真决策平台原型系统。
- 区域多制式轨道交通突发事件协同应急管理研究
拟解决关键科学问题：
- 不同突发事件场景下的实时客流 OD 预测的准确估计
- 区域轨道交通运营调整与接驳公交调度的实时动态衔接
- 区域多制式轨道交通跨线运营的实时调度指挥
研究目标：
- 揭示区域轨道交通网络中不同突发事件场景下客流的演化机理，构建基于乘客个体出行行为动态反馈的客流实时预测模型与算法，实现不同运营中断场景下客流实时OD分布状态的精细化估计。
- 揭示接驳公交设计与城市轨道交通时刻表的实时调整相结合的在线协同优化机制，为区域轨道交通在突发情况下的应急管理提供理论与技术支持。
- 建立区域多制式轨道交通网络中列车跨线运营的智能化调度模式，解决因突发事件所导致的区域部分城轨线路运能不足问题。
研究方向之二：轨道交通安全保障与运输组织理论及关键技术
1. 重点课题：
- 面向突发事件的城市轨道交通运营风险预测及智能防控理论与方法
拟解决关键科学问题：
- 突发事件（信号故障中断、大型活动和突发疫情）下的轨道交通乘客出行行为变化和客流变化机理；
- 突发事件下多运输组织策略（列车运行调整、限流和诱导）与客流演化的作用关系；
- 面向风险演化的满足不同防控需求的运输组织协同优化机理。
研究目标：
- 分析突发事件对客流产生的作用机理，提出面向不确定性风险的乘客出行行为决策模型，构建基于乘客行为特性与数据挖掘信息的客流短时预测方法，揭示不同突发事件下线网客流时空分布规律。
- 构建多源异构数据融合的动态时空-状态网络，提出服务劣化下适应不同列车调整和客流控制策略的乘客-列车-信息耦合的客流动态推演模型，构建服务劣化下线网大客流风险的前瞻性预测及预警方法，实现突发事件下面向不同运输组织策略的风险等级变化测量。
- 解析非常态运营条件下乘客行为与多运输组织策略的互动关系，建立不完全信息博弈下列车运行计划与客流组织协同优化模型，进而构建面向非常态运营的线网诱导路径快速重构方法，形成面向动态运营风险的基于一体化多运输组织的风险防控策略。
2. 探索性课题：
- 基于车站标识设置优化的车站客流疏散研究
拟解决关键科学问题：
（1）在车站一定的应急疏散场景下，量化导向信息动态属性对疏散决策促进和不利概率，量化环境照度、视觉噪声等环境因素与导向信息可见域的关系。
（2）在一定的人群密度下，导向信息如何设置能促进自组织行为的有利影响，相关导向标识协同对疏散个体连续性引导，提高应急疏散效率。
研究目标：
（1）构建地铁车站疏散环境下导向标识动态属性和导向信息设置对车站疏散效率的提升作用效果指标
（2）揭示疏散引导信息对自组织疏散行为机理
（3）形成导向标识均衡网络疏散和提高疏散效率方法
- 列车群运行与多源协同供电系统联合优化
拟解决的关键科学问题：
- 列车群运行与多源供电系统相互影响分析；
- 列车群运行与多源供电系统定容协同优化模型构建；
- 铁路多态清洁能源与牵引负荷时空匹配机制。
研究目标：
- 基于风光能源供给特点，研究铁路系统多态能源接入模式，建立铁路+清洁能源系统评估指标，提出弹性提升和安全导向的铁路新能源融合解决方案；
- 基于列车运行用能需求和多源供电系统供电特点，揭示列车群运行与多源供电系统交互影响机理；
- 研究列车群运行与多源供电系统定容协同优化模型和求解算法，实现列车运行与风、光、储容量配置的协同优化以及多态清洁能源与牵引负荷的时空匹配。
- 轨道交通关键部件非接触式精细化检测方法
拟解决关键科学问题：
（1）复杂背景下大长宽比、狭长目标的准确检测与分割问题；
（2）多种不确定干扰信息下目标边缘的完整、准确、快速提取问题；
（3）特征不明显小样本小目标病害的精准识别问题；
（4）目标变形检测和变形量的估计问题；
（5）目标病害健康状态的自动描述问题。
研究目标：
（1）分析复杂背景下小目标、狭长目标“检测难”的症结，实现目标分类、目标属性判别、目标精准分割；
（2）研究目标微小变形的图像精细估计方法；
（3）构建病害健康状态语料库，实现从特征到语义的描述模型。
3. 平台建设课题
拟解决的关键科学问题：
- 轨道交通风险分级与隐患排查治理相互作用机理；
- 关键设备设施健康管理策略；
- 基于事故数据的文本特征提取与专家规则构建技术。
研究目标：
建立风险主动防控仿真实验平台，功能包括：
- 构建轨道交通系统主动安全保障平台架构；
- 构建基于事故数据的轨道交通系统风险点与专家规则库；
- 研制轨道交通系统主动安全保障平台软件。
研究方向之三：轨道交通运行控制系统分析与集成
1. 重点课题：
- 轨道交通自主运行控制基础理论方法
拟解决关键科学问题：
- 复杂环境下列车运行净空自主感知方法
- 基于复杂动态场景理解的自主决策方法
- 列车智能协同运行控制理论
研究目标：
- 构建面向轨道交通智能自主感知的案例库，基于多源传感器研究强光、漆黑等条件典型异物入侵识别方法，实现复杂运行环境下的车地协同自主感知；
- 基于自主感知信息，突破轨道交通复杂运行场景理解与态势感知方法，进一步提出面向复杂目标的自主决策与优化方法；
- 突破基于场景理解的风险在线辨识与估计方法，并构建列车运行立体安全防护控制体系，形成面向多种模式的智能切换控制方法及自主协同控制方法；
- 构建轨道交通自主运行控制理论体系，形成新一代轨道交通控制系统架构。
- 复杂环境下重载铁路列车自主协同运行控制与动态调度一体化方法
拟解决关键科学问题：
- 复杂环境下列车多模态信息融合的运行态势自主感知
- 车车通信模式下重载铁路列车自主协同运行控制
- 线路能力部分失效下列车自主运行控制和综合调度一体化
- 典型场景下重载铁路列车控制调度一体化仿真验证
研究目标：
- 揭示复杂环境下重载铁路运行态势的关联规律及耦合机理，构建面向重载铁路运行监测的多源异构信息协同感知理论，建立基于深度学习的多模态信息融合模型，实现运行态势的自主感知；
- 设计考虑循环空气制动的长大坡道列车自主运行最优控制策略，提出大轴重与长车列下基于车车通信的重载铁路列车自主协同运行控制方法，有效提升线路通过能力；
- 构建重载铁路列车运行控制与动态调度一体化架构，建立高密度紧追踪下列车自主运行控制和动态调度一体化模型，提出动态拓扑结构下多列车在线优化调度和实时精准控制策略及智能求解方法；
- 构建重载铁路运行控制与动态调度仿真平台，提出面向高效运营的一体化评价方法，验证所提理论和方法的有效性。
2. 探索课题：
- 面向系统韧性提升的多制式轨道交通智能调度模型与优化算法研究
拟解决的关键科学问题：
- 多制式轨道交通系统韧性定义及评估方法；
- 基于分层架构的多制式轨道交通智能调度建模方法；
- 面向智能调度模型快速求解的大规模分布式优化算法。
研究目标：
- 面向以多制式轨道交通为骨干的城市公共交通网络，提出系统运营韧性的定量评估方法；
- 以系统韧性提升为目标，构建基于分层架构的多制式轨道交通智能调度模型，形成融合干线、市域、城轨与公交的调度优化与运行控制模型；
- 面向轨道交通智能调度与运行控制的实时性需求，提出基于分布式架构的大规模整数规划模型快速求解方法。
- 基于群体智能的列车自主决策模型与优化方法研究
拟解决的关键科学问题：
- 自主决策环境下列车群合作行为演化机理；
- 以最大化通过能力为目标的列车群任务分解和分配。
研究目标：
- 分析列车群个体与群体行为的相互作用机理，设计最佳合作策略。基于列车群合作策略，提出考虑轨道时空占用的列车自主决策模型构建方法;
- 以最大化通过能力为目标，构建列车群任务分解和分配模型，提出基于群体智能计算的列车运行速度与进路控制协同优化方法;
- 设计面向基于群体智能的列车自主运行控制评价指标和评价方法，通过仿真验证所提模型和方法的有效性。
- 高铁列车虚拟编组自主协同运行的故障估计与容错控制方法
拟解决的关键科学问题：
- 高铁列车虚拟编组的自主故障估计与模型快速收敛；
- 快变扰动下摄动误差驱动的自主故障渐近辨识；
- 复杂场景切换下的多车自主协同容错控制与稳定性条件。
研究目标：
- 虚拟编组多列车的自主故障估计与有限时间重构理论；
- 自主自适应观测器设计与参数自校正方法；
- 多列车编队运行安全间隔约束下的自主容错控制方法；
- 虚拟编组高铁列车故障估计与容错控制的测试与验证。
- 基于双视点的超视距行车环境感知与探测技术
拟解决关键科学问题：
- 高速动态工况下远距离障碍物的实时检测；
- 基于双视点的障碍物距离准确探测。
研究目标：
- 针对列车制动距离长及恶劣条件下图像质量退化问题，研究高速复杂工况下列车运行环境的远距离感知技术；针对行车环境的动态多变特征，研究基于GAN的变背景障碍物实时检测技术；实现暗夜、雾霾等工况下远距离障碍物的可靠检测；
- 利用多景深配置下双视点图像，融合景深及拍摄距离等先验知识基础上，研究基于双目立体匹配的障碍物距离探测技术。
- 恶劣天气下雷视融合的列车障碍物检测关键技术研究
拟解决关键科学问题：
- 毫米波雷达杂波抑制、虚假和漏检目标消除算法；
- 恶劣天气下视觉和毫米波融合障碍物实时检测。
研究目标：
- 雷达信号和点云跟踪处理算法，克服多目标掩蔽效应，实现杂波干扰下虚假目标剔除和短暂消失目标追踪，提高恶劣天气下列车障碍物检测和预警的鲁棒性和准确度；
- 提出嵌入式GPU平台下，融合毫米波雷达和图像数据的列车障碍物检测算法，实现多模态数据融合互补，降低单一传感器数据非完备性等因素导致的虚警和误警概率，为恶劣天气下列车障碍物检测提供理论和关键技术支撑。
- 基于云计算的列控系统信息安全风险评价方法与主动防御策略研究
拟解决的关键科学问题：
- 基于云计算的列控系统信息安全特征提取与分析；
- 基于云计算的列控系统信息安全风险评价；
- 云计算场景下列控系统信息安全主动防御。
研究目标：
- 分析基于云计算列控系统系统的网络拓扑、信息安全漏洞、数据及流量特征等，对比基于云计算列控系统与传统系统信息安全风险的差异；
- 建立基于云计算的列控系统信息安全风险量化评价模型，精确刻画列控系统的信息安全风险;
- 分析基于云计算的列控系统信息安全风险传播机理，建立攻防博弈模型预测攻击路径与攻击目标，提出最优主动防御策略。
- 自主运行模式下数据与知识驱动的轨道交通平行调度方法
拟解决的关键科学问题：
- 轨道交通平行调度系统虚实耦合机理和任务多样性协同演化规律；
- 自主运行模式下轨道交通平行调度系统建模方法；
- 数据与知识驱动下自主运行调整策略智能学习与进化优化。
研究目标：
- 设计平行调度系统的基本框架，形成自主运行控制模式下物理–数字世界深度融合的轨道交通平行调度系统构建方法；
- 构建数据驱动的平行调度系统态势预测模型，形成基于计算实验的运营态势推演技术，实现多场景下平行调度系统的态势快速精准预测；
- 提出典型场景下基于平行智能的轨道交通自主运行调整策略生成与进化优化方法，构建运输过程强耦合的平行调度综合评价指标，快速生成优化调整方案，提高突发事件的应急处置效率。
研究方向之四：轨道交通专用移动通信理论与关键技术
1. 重点课题：
- 轨道交通智能海量接入与多模态通信理论与技术研究
拟解决的关键科学问题：
- 高速移动下的大规模高可靠接入与切换机制；
- 轨道交通物联网海量传感设备免授权随机接入机制；
- 轨道交通物联网多维多尺度状态信息的实时感知与高效可靠传输；
- 高速移动下多源异质数据的特征提取与融合决策。
研究目标：
- 提出基于智能预测的大规模接入与群组切换技术；
- 提出基于人工智能的轨道交通物联网海量接入智能检测技术；
- 提出面向状态信息时效性的轨道交通物联网感知与传输协同优化理论与方法；
- 提出基于人工智能的轨道交通多模态数据特征提取技术及感通算协同优化理论与方法。
2. 探索性课题：
- 基于智能化主动安全防御的铁路无线网络可信传输研究
拟解决的关键科学问题：
- 铁路无线网络内生安全体系构造机理；
- 面向复杂多域高速移动场景的用户无感融合认证方法；
- 虚实结合、智能化主动防御的铁路可信网络安全前置部署方法。
研究目标：
- 建立网络业务全程无感的信任持续建立机制，提出多网融合的身份持续高安全认证方法；
- 面向网络中的确定性任务，提出内嵌安全约束的任务协同安全执行与实时异常检测方法；
- 提出基于安全前置的网络行为异常检测方法，智能化生成网络主动防御策略；
- 构建基于融合认证、内生安全和智能主动防御的铁路可信通信网络，实现高可信信息传输。
- 高速移动车车/车地复杂环境下高可靠毫米波通信传输技术研究
拟解决的关键科学问题：
- 面向高速移动车车/车地复杂环境的毫米波远距离高速传输；
- 满足高速移动车车/车地信息可靠传输的毫米波鲁棒波束成形与优化。
研究目标：
- 研究高速移动车车/车地复杂环境下的毫米波高可靠、大容量传输关键技术，基于时域、频域、空域和功率域一体化干扰协调与控制有效减轻波束间干扰，提出可行的毫米波覆盖增强技术解决方案；
- 研究高速移动车车/车地毫米波通信系统鲁棒波束成形、切换及移动性管理技术，提出具有更好分辨能力和更强干扰抑制能力的波束设计与管理方法，在高移动环境下实现更加稳定、安全的毫米波传输链路；
- 研究以用户为中心的信息可靠传输技术，针对高速移动车车/车地等轨道交通任务关键型通信业务质量（QoS）的要求，提出高可靠、低时延的毫米波信息传输方案。
- 高速移动复杂环境车车/车地超可靠信息传输理论与方法
拟解决的关键科学问题：
- 在高速移动复杂环境中，考虑车车通信与车地通信场景，如何实现超可靠的信息传输？
研究目标：
- 在具有障碍物遮挡的动态信道条件下，设计车车通信鲁棒传输调度的优化算法，提高数据传输的可靠性，并实现更多数据流的传输。与基线方案比较，分析与最优解的差距，评估算法性能；
- 在高铁毫米波车地通信系统中，基于强化学习理论设计高效的波束管理策略，建立列车位置信息与最优收发端波束赋形矩阵的映射模型，在列车运行时动态调整收发端波束方向与宽度，提高接收端SINR，降低中断概率，提高通信容量；
- 研究RIS在高铁毫米波通信系统中的应用，在基站发射功率与RIS相移的约束条件下，设计RIS相位调节参数矩阵、收发端波束赋形向量以及链路选择的联合优化算法，从而在提升系统可靠性的同时提高系统的吞吐量。
- 面向轨道交通的数字孪生边缘网络可信通信及计算研究
拟解决的关键科学问题：
- 轨道交通高速移动场景数字孪生边缘网络的智能、可信、高效构建；
- 复杂多域场景下轨道交通通信网络的态势感知、映射与主动防御。
研究目标：
- 针对轨道交通高速移动场景，分析并研究基于区块链与联邦学习相融合建立可靠的联合计算及通信机制，提出数字孪生边缘网络构建方法；
- 针对轨道交通复杂多域网络场景，研究基于数字孪生与边缘智能对网络进行实时感知，提出基于数字孪生的态势感知与关联映射方案，实现网络的智能、主动安全防御，建立可信通信网络。
3. 平台建设课题：
- 面向智慧轨道交通数字孪生的多频段多径传播仿真平台
拟解决的关键科学问题：
- 介质电磁特性与多重传播机理耦合规律；
- 机理模型和数据驱动在信道大样本数据生成中的融合机制。
研究目标：
建立“射线追踪刻画主导分量，传播图论表征多重机理”的多径传播模型，发掘机理模型和数据驱动的融合机制，构建高精度、高效率、可解释的智慧轨道交通场景多频段多径传播仿真平台。平台主要性能指标如下：
- 智慧轨道交通场景典型场景：隧道、站台、高架桥、城区、郊区等；
- 通信与感知的关键频段（微波：900 MHz、2.1 GHz、77-81 GHz，激光：905 nm、1550 nm，可见光：400-700 nm）；
- 典型结构体：车体、交通标志牌、轨道、站台护栏、声屏障、隧道壁、电缆支架、信号灯、建筑物等；
- 多形态介质：固定形态介质（轨道金属、混凝土、玻璃、大理石等）、随机媒质（雨、雪、雾）；
- 精度：通信信道接收信号功率误差均值<3 dB，均方根误差<8 dB；感知回波幅值误差均值≤20%；
- 效率：毫米波雷达（以50 chirp*10帧每秒*8通道计算）的仿真数据更新率>40次/秒，64线激光雷达的仿真数据更新率>10次/秒，红外、可见光频段摄像头的仿真数据更新率>10次/秒/(1920像素*1080像素)；
- 部署：支持高计算平台跨节点调度和多核并行计算；
- 移动性：支持传感器和环境中大于10个目标物同时移动。
三、 申请要求
1. 申请和审批程序
- 本年度课题申请方向不限于指南规定的选题范围，实验室鼓励申请人在人工智能、大数据等智能轨道交通的新方法新理念中提出自由申请，申请人可以与实验室其他研究方向、或学校相关学院合作申请。
- 申请牵头人须为实验室固定研究人员，鼓励与校内其他院所人员合作申请；
- 满足下列之一的，不予申请受理：
- 申请者为在研自主课题负责人，申请新课题前申请者未提交课题《结题报告》，经费余额超过已拨经费的10%；
- 申请者为在研自主课题负责人，申请新课题前申请者提交了课题《结题报告》，且经费余额不超过已拨经费的10%；若课题截止期为当年年底，未满足《任务书》中指标要求；若课题截止期非当年年底，未双倍完成《任务书》中指标要求；
- 申请者当年已结自主课题的评审结果为“不合格”；
- 申请者已连续2次承担自主课题且承担课题期间未获得国家自然科学基金等项目的资助；
- 申请者在日常科研活动中不遵守实验室管理规定者；
- 申请书不符合要求，申请手续不完备，或研究内容不符合实验室资助范围，申请经费超出课题资助能力。
- 申请批准的周期一般为1个月。
- 申请者填写《轨道交通控制与安全国家重点实验室自主课题申请书》，经所在研究室主任确认签字后,向实验室申报。须提交纸质版一式两份，同时提交Word电子版。
- 实验室进行初审，组织相关专家对课题进行评审，评审结果采用差额立项的方式；根据评审结果确定本年度的资助项目，并由实验室通知课题申请者。
- 与获批准者签订课题任务书,经费支出承诺书，课题任务书内容应与申请书保持一致，但可参考专家评审意见进行适当修改。
2. 申请时间
2023年轨道交通控制与安全国家重点实验室自主课题申请截止日期为2022年11 月20 日，批准通知时间为2022年12 月30日前，执行起始时间是2023年1 月1 日。
轨道交通控制与安全国家重点实验室
二〇二二年十一月一日