基于DSP的UM71移频轨道信号参数检测方法的研究与实现

摘要

无绝缘轨道电路是一种先进的列车控制系统。它是把钢轨作为信号传输线，以此来满足传送多控制信息的需要。这种轨道电路的可靠性及其传输控制信号质量的好坏，直接关系到列车的运行安全。因此，我们要准确及时地检测轨道信号参数，以判断轨道电路及其信号设备是否处于最佳工作状态，可以及时消除隐患，确保铁路安全行车。 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。本文主要研究了UM71无绝缘轨道信号的调制信号频率、上下边频频率、载频频率和信号电压的检测方法。 通过对移频信号的频谱分析可知，在移频信号的频谱中，两条相邻谱线的间距就是低频调制信号的频率。因而，低频调制信号检测的关键问题就是如何提高频率检测精度。本文针对移频轨道信号的窄带特性，使用欠采样技术来代替奈奎斯特采样，以降低信号的采样频率；针对移频轨道信号能量集中且低频信息频率低的情况，欠采样后再提取频谱能量相对集中的部分进一步对频谱进行细化，从而得到较高的频率分辨率。由于移频轨道信号是非线性调制，峰值谱线并不对应边频频率，本文首先通过分析移频信号相位的方法截取出半调制周期内的单频纯净信号，然后通过双线幅度法来计算得到高精度的上下边频及载频值。为了提高边频检测的抗干扰能力，本文还给出了一种双线幅度法的改进方法。而测试信号电压时，则是直接将整流后的信号送到DSP的A/D输入通道采样处理。 最后本文以 TMS320F2812 为核心设计了UM71轨道信号的参数检测系统，并部分实现了移频轨道信号的检测功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外的发展现状

1.2.1国外轨道电路的发展情况

1.2.2国内轨道电路的发展情况

1.2.3国内外移频轨道信号测试技术的发展与现状

1.3本课题的主要研究工作

第2章UM71无绝缘轨道电路的研究分析

2.1移频自动闭塞的工作原理

2.2 UM71轨道电路简介

2.2.1 UM71轨道电路的构成

2.2.2 UM71轨道电路的工作原理

2.3 UM71移频轨道信号的频谱分析

2.3.1 UM71轨道电路的频率配置

2.3.2移频轨道信号的频谱分析

2.4移频轨道信号的干扰分析

2.5本章小结

第3章移频轨道信号参数的检测算法

3.1移频轨道信号检测的传统方法

3.1.1鉴频法

3.1.2过零周期检测法

3.2移频轨道信号的检测算法分析

3.2.1移频轨道信号检测的精度要求

3.2.2低频调制信号的检测算法

3.2.3上下边频的检测算法

3.3移频轨道信号检测的抗干扰研究

3.3.1正交解调的基本原理

3.3.2双线幅度法的改进

3.4本章小结

第4章系统的硬件电路设计

4.1概述

4.2 50Hz工频滤波电路的设计

4.3信号调理电路的设计

4.4整流电路的设计

4.5 TMS320F2812处理单元

4.5.1 TMS320F2812芯片简介

4.5.2系统时钟

4.5.3 TMS320F2812电源电路

4.5.4仿真接口

4.5.5片外存储器的扩展

4.5.6显示单元

4.6本章小结

第5章系统的软件设计

5.1概述

5.2主程序模块

5.3数据采集模块

5.4低频调制信号频率检测模块

5.5上下边频及载频检测模块

5.6信号电压的测量模块

5.7本章小结

第6章实验测量数据

6.1实验测试数据

6.2仿真实验数据

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢