基于时频分析技术轨道移频信号接收系统设计

摘要

时频分析，或称时频分布作为一种新兴的信号处理方法，近年来受到越来越广泛的重视。时频分析是描述信号频率随时间变化的信号处理方法。采用时间一频率联合表示信号，将一维的时间信号映射到一个二维的时频平面，在时频域内对信号进行分析，全面反映观测信号的时频联合特征，能同时掌握信号的时域及频域信息，而且可以清楚地了解信号的频率是如何随时间变化的。移频轨道信号是一种相位连续的FSK信号，它的载频和低频信息通过傅立叶变换可以很容易的检测出来，但上下边频的高精度检测，一直是比较棘手的问题。 本文分析了铁路移频信号的特型性，根据移频信号的产生方式和频谱特性提出了应用ZOOM FFT技术提高FSK信号中心载频和低频的检测精度。研究了短时傅立叶变换、Wiper-Ville分布和瞬时频率三种常用时频分析方法的特点，对他们进行比较，最后选择SPWVD检测FSK的信号的上下边频。并给出算法和计算机仿真，得出应用SPWVD检测FSK信号上下边频完全满足精度要求。这为研制高精度的FSK信号检测仪器奠定了理论基础。 本文还提出了基于DSP的FSK信号解调系统的部分软硬件实现方案，通过对实验结果的分析证明本文论述方法的正确性和可行性，为进一步实际中的应用工作打下了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2移频信号检测技术概述

1.2.1最近邻模式识别法

1.2.2时频分析法

1.3铁路信号解调国内、外发展现状

1.3.1国内发展现状

1.3.2国外发展现状

1.4课题来源和主要研究内容

1.5工作内容

第2章移频键控信号的特性分析

2.1引言

2.2移频信号概述

2.3铁路移频信号模型介绍

2.4移频信号的干扰分析

2.5闭塞电路原理

2.6本章小结

第3章铁路移频信号的时频域分析

3.1引言

3.2解析信号

3.3傅立叶变换

3.3.1短时傅立叶变换

3.3.2铁路移频信号频域分析

3.3.3傅氏变换的缺点

3.4 Wigner-Vibe分布的定义和性质

3.4.1 Wigner-Ville分布的几种变形

3.4.2时频分析的统一表示形式

3.5瞬时频率

3.5.1瞬时频率的定义

3.5.2基于非时频分析的瞬时频率估计

3.5.3基于时频分析的瞬时频率估计

3.6几种窗函数介绍

3.6.1矩形窗函数

3.6.2三角窗函数

3.7广义余弦窗

3.7.1汉宁窗函数

3.7.2海明窗函数

3.7.3布莱克曼窗函数

3.8本章小结

第4章FSK信号检测算法设计

4.1引言

4.2 FSK的载频与低频信息检测

4.2.1算法实现

4.3 FSK的上下边频检测

4.3.1窗函数的选择

4.3.2获取上下边频的具体实现

4.3.3算法实现

4.4本章小结

第5章FSK信号接收机的实现

5.1引言

5.2系统构成

5.2.1数据流关系

5.2.2数据比较容忍度问题

5.2.3主备切换机制

5.3硬件设计

5.4系统软件设计

5.5实验结果

结论

参考文献

致谢