基于DSP的移频轨道信号参数检测方法的研究与实现

摘要

随着列车速度和密度的进一步提高，要求轨道电路能够向机车信号、列车超速防护系统或列车控制系统传输更多的信息。铁道部根据我国国情，在原有4信息移频制式的基础上，研制开发了两种移频轨道电路：国产18信息移频自动闭塞系统和法国UM-71无绝缘轨道电路系统，并将其应用到我国部分主要线路上。与此同时，行车安全日显严峻。为了确保该线路上的行车安全，要准确及时地检测出轨道信号参数。
　　随着我国铁路的提速，基于传统检测方法建立的轨道信号检测系统面临着极大的考验。在总结和分析国内外相关研究工作的基础上，对检测移频轨道信号的载频和低频调制信息提出了以下算法。
　　针对移频轨道信号的窄带特性提出了使用欠采样技术代替奈奎斯特采样的方法，以降低信号的采样频率；国产18信息移频轨道信号频谱具有双峰，双峰频率平均值就是信号的载频频率，而UM-71无绝缘轨道信号频谱单峰，峰值频率即为信号的载频频率。针对18信息轨道信号能量集中在上、下边频附近且低频信息频率低的情况，提出了用Zoom-FFT（Zoom指频率扩展或细化，简称ZFFT）算法进行信号的局部放大检测低频信息，以提高信号的频率分辨率，而UM-71轨道信号能量集中在载频附近，在频域上采用极值法检测低频信息，即可满足信号频率分辨率的要求。
　　最后在DSP的集成开发环境CCS(CodeComposerStudio)上采用C语言和汇编语言混合编写移频轨道信号的参数检测算法，并将该算法移植到DSP芯片(TMS320F2812)上实现，测试结果表明上述算法能够满足实时性和精度的要求。

目录

基于DSP的移频轨道信号参数检测方法的研究与实现

RESEARCH AND REALIZATION OF PARAMETER DETECTING METHODS FOR FREQUENCY-SHIFT TRACK SIGNAL BASED ON DSP

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 问题的提出和需要解决的问题

1.4 本文的主要研究内容和结构

第2章 我国移频轨道系统

2.1 自动闭塞的基本概念

2.2 移频自动闭塞

2.2.1 移频自动闭塞的基本概念

2.2.2 移频自动闭塞的工作原理

2.2.3 移频自动闭塞的特点

2.2.4 移频自动闭塞的组成设备

2.3 国产18信息移频自动闭塞系统的频率配置

2.4 UM-71无绝缘轨道电路系统的频率配置

2.5 本章小结

第3章 移频轨道信号的特点及参数检测算法

3.1 移频轨道信号的频谱分析

3.2 移频轨道信号的频谱特点讨论

3.3 检测系统的频率分辨率

3.4 移频轨道信号参数检测算法

3.4.1 采样频率的确定

3.4.2 非整周期截取时的频谱分析

3.4.3 移频轨道信号载频频率的检测

3.4.4 ZFFT法检测国产移频轨道信号低频调制频率

3.4.5 极值法检测UM-71无绝缘轨道信号低频调制信息

3.5 Matlab模拟移频轨道信号的算法仿真及结果分析

3.5.1 Matlab模拟移频轨道信号的算法仿真

3.5.2 Matlab模拟移频轨道信号的结果分析

3.6 分辨率与实时性分析

3.7 本章小结

第4章 系统的设计与仿真及结果分析

4.1 DSP器件(TMS320F2812)

4.2 开发软件

4.2.1 编程环境CCS

4.2.2 CCS开发过程

4.3 系统的频率分辨率分析

4.3.1 载频的频率分辨率

4.3.2 低频调制信息的频率分辨率

4.4 铁路现场移频信号的CCS仿真及结果分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学学位涉密论文管理

致 谢