高鐵的不斷提速對(duì)運(yùn)行安全提出了更高的需求，尤其是對(duì)鐵路沿線環(huán)境的滑坡、泥石流和異物入侵等監(jiān)測和安全預(yù)警備受關(guān)注。相關(guān)的鐵路監(jiān)測方法隨之產(chǎn)生，如基于GPS（Global Positioning System）的定位監(jiān)測、無線傳感器監(jiān)測、視頻監(jiān)測等，但這些監(jiān)測設(shè)備易被破壞，且工作性能受到光線、天氣等制約。相比之下，毫米波探測有不受光線和自然災(zāi)害的影響、可全天候工作的優(yōu)點(diǎn)。不僅如此，毫米波探測設(shè)備簡單，而且分辨率較高。另一方面，未來5G無線通信（Fifth-generation Wireless Communication）需要將容量提高1000倍才能滿足無線業(yè)務(wù)需求，而毫米波頻段頻譜資源豐富，毫米波通信勢必會(huì)成為未來無線通信的趨勢。因此，借助未來無線通信的發(fā)展趨勢以及毫米波探測技術(shù)的優(yōu)勢，有必要將上述兩種技術(shù)集成于一個(gè)系統(tǒng)中，使得該融合系統(tǒng)兼具無線傳輸及災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警功能。

　　本文的研究均基于高鐵無線通信和探測融合架構(gòu)。首先，根據(jù)實(shí)際鐵路場景中無線監(jiān)測和無線通信需求對(duì)融合架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，為減少小區(qū)間的切換次數(shù)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用云接入架構(gòu)，BBU（Building Baseband Unit）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和資澡分配，RRU （Radio Remote Unit）只有收發(fā)模塊。RRU分為毫米波頻段RRU和專網(wǎng)／公網(wǎng)低頻授權(quán)頻段RRU，毫米波頻段RRU分時(shí)地負(fù)責(zé)大容量通信和毫米波探測，專網(wǎng)／公網(wǎng)低頻授權(quán)頻段RRU負(fù)責(zé)低容量可靠數(shù)據(jù)（環(huán)境探測信息和重要信令）的傳輸。由于本系統(tǒng)中的毫米波頻段RRU分時(shí)進(jìn)行通信和探測，列車一旦和源小區(qū)中RRU斷開連接，則無法連回?；诖?，本文提出一種“雙保險(xiǎn)”的方法，仿真結(jié)果表明，本文所提切換方法相比于傳統(tǒng)的LTE-R （Long Term　Evolution for Railways）硬切換，在切換成功率和鏈路中斷概率上有明顯的改進(jìn)。對(duì)于系統(tǒng)探測功能來說，雷達(dá)目標(biāo)檢測算法的好壞直接影響系統(tǒng)性能。針對(duì)高鐵復(fù)雜多變的探測環(huán)境，本文提出了一種二維VIS-CFAR（Switching Variable Index　Constant False Alarm Algorithm）算法，該算法能夠根據(jù)周邊環(huán)境，自適應(yīng)選擇相應(yīng)的目標(biāo)檢測算法，大大降低了系統(tǒng)漏警率。最后，本文仿真了三種不同場景，

　　將本文所提二維VIS-CFAR算法和多種經(jīng)典恒虛警算法在均勻雜波環(huán)境、雜波邊緣環(huán)境、多目標(biāo)干擾環(huán)境的檢測性能進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明，本文所提二維VIS-CFAR算法高鐵場景下具有穩(wěn)定的性能，可大大提高融合系統(tǒng)的檢測效率。