电力线载波扩频通信技术及其在列车故障监控系统中的应用

摘要

该文分析了列车低压电力线网络的信道特性.研究了一种扩频载波数字脉冲间隔调制SSC-DPIM(Spread Spectrum Carrier Digital Pulse Interval Modulation)技术并用于电力线载波扩频通信系统.采用线性扫频SSC扩频载波对DPIM符号进行编码,引入脉冲前导码作为传输数据块的同步信号以防止差错传播.采用单片机实现了该SSC-DPIM系统,研制了电力线载波通信接口收发控制器和列车行车状态监控器,使其在呈时变、高信号衰减特性并存在复杂干扰的列车低压电力线网络上实现了理想的通信,对列车各车厢行车信息进行集中监测.单片机实现的SSC-DPIM系统,通过传感器采集数据,同时,把数据传送给上位机.该文还讨论了上位机实时接收数据、显示数据和处理数据的管理系统.由于电力线上存在强干扰,其中频率为50Hz倍数的大功率窄带干扰尤为严重,这种干扰的幅值通常是信号幅值的几十到几百倍,对系统误码性能有很大影响.SSC扩频载波信号的处理增益为14.8dB,对大功率窄带干扰的抑制能力有限,因而对接收信号进行相关检测前需进行滤波预处理,以改善通信性能.该文还对自适应滤波器进行研究和仿真分析.数据传输速率及数据块传送差错率的理论分析结果和实际实验结果表明在同样的电力线网络环境下,SSC-DPIM电力线载波通信系统的通信效果明显优于已有的电力线载波通信系统.

目录

文摘

英文文摘

第1章前言

1.1电力线载波通信的意义

1.2电力线载波通信的研究现状

1.3论文的主要内容

第2章低压电力线的信道特点

2.1输入阻抗具有随机性和时变性

2.2信号衰减大

3.3干扰噪声大

第3章电力线载波扩频通信技术

3.1 SSC载波扩频通信技术

3.1.1 CEBus协议

3.1.2 CEBus的SSC模拟数据编码技术

3.2 FSK(Frequency Shift Keying)——移频键控调制解调技术

3.3 SSC-DPIM技术

3.3.1脉冲定位调制PPM(pulse position modulation)

3.3.2扩频脉冲定位调制(SS-PPM)

3.3.3 SS-DPIM(spread spectrum digital pulse interval modulation)

3.3.4 SSC-DPIM

第4章基于SSC-DPIM系统的低压电力线载波通信系统

4.1系统的总结构

4.1.1总结构

4.1.2电力线SSC-DPIM通信系统结构

4.2列车行车状态监控器

4.2.1列车行车状态监控器结构

4.2.2系统软件设计

4.3电力线载波耦合电路

4.3.1耦合芯片

4.3.2工作过程

4.4列车信息集中监控器

4.4.1列车信息集中监控器软件系统结构设计

4.4.2建ACCESS数据库

4.4.3列车信息集中监控器的数据采集

4.4.4查询

4.4.5数据的导入导出

第5章自适应滤波

5.1自适应滤波的基本原理

5.2最陡下降法原理(随机梯度算法)

5.2.1 LMS算法

5.2.2计算机仿真

5.3变步长LMS自适应算法

5.3.1变步长LMS自适应算法原理

5.3.2计算机仿真

5.4 FBLMS(Fast Block LMS)算法

5.4.1 FBLMS(Fast Block LMS)算法原理

5.4.2计算机仿真

第6章实验结果与分析

6.1实验测试结果

6.2不足之处

结束语

参考文献

致谢

论文原创性声明