列车完整性监测系统滤波算法设计

摘要

随着我国铁路事业的快速发展和铁路运输速度的提高，列车安全运行已成为一个亟需解决的问题。在我国铁路干线全面提速的今天，研究并实现列车完整性监测系统具有重要的理论和现实意义。 本文首先介绍了几种国内外列车完整性监测系统，分析了系统需求，根据系统需求决定采用嵌入式系统来实现本系统，并进行了系统规划和功能划分。加速度传感器所采集的数据是本系统中最为重要的数据，而此数据在列车运行的过程中将受到许多干扰，因此采用有效的滤波算法对所采集的数据进行滤波是使数据的可靠性提高的最为有效的方法。本文的主要任务就是以加速度信息为研究对象，进行理论分析、数学建模、结果仿真等研究工作，最终设计出一套行之有效的滤波方案。 小波滤波与传统的滤波方法相比，具有独特的优势。小波分析是一种时域一频域分析，应用在本系统的滤波中是可行的，进而设计了一个基于小波变换模极大值的滤波器，还给出了基于小波阈值的去除噪声的算法描述，并给出了几种改进的阈值函数，对各种算法进行了软件实现和仿真，对它们的滤波效果进行了比较。在仿真中发现该滤波器能够收到较好的滤波效果。文中还阐述了系统各模块的开发过程、关键技术、遇到的问题和解决方法。

目录

文摘

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致谢

1引言

1.1课题背景

1.2国内外列车完整性监测系统介绍

1.2.1 ICE高速列车的自检系统

1.2.2列车尾部安全防护装置

1.2.3 800MH列尾和列车安全预警系统

1.2.4 ZTF2002型列车尾部装置

1.3课题研究目标和内容及拟解决的关键问题

1.4系统设计概述

2系统需求和总体规划

2.1系统需求

2.2系统规划

2.3系统设计流程规划

3系统硬件介绍和操作系统的更改

3.1 S3C44BOX处理器

3.2加速度传感器ADXL202

3.2.1简介

3.2.2工作原理

3.3 GPS模块

3.4 μC/OS-Ⅱ

3.4.1移植

3.4.2系统适应性更改

4数字滤波原理和方法

4.1数字滤波算法的优点

4.2几种常用算法介绍

4.2.1一阶滞后滤波法

4.2.2限幅滤波法

4.2.3中位值滤波法

4.2.4算术平均滤波法

4.2.5递推平均滤波法(又称滑动平均值滤波法)

4.2.6加权滑动平均滤波法

4.2.7复合滤波法

4.3嵌入式系统的滤波算法需要注意的问题

4.3.1循环缓冲区

5基于小波变换的滤波原理与实现

5.1小波滤波现状、基本方法及应用

5.1.1小波变换的基本方法

5.1.2小波变换的主要应用

5.2小波滤波的应用

5.2.1小波基的选取

5.2.2小波变换的基本概念

5.2.3波交换基础和分析

5.3小波变换在加速度信息滤波处理中的实现

5.3.1 Mallat算法

5.3.2基于小波阈值的去噪方法

5.3.3基于小波变换模极大值的去噪方法

5.3.4信号延拓

5.3.5小波变换仿真结果及分析

6结论

6.1系统设计总结

6.2系统展望

参考文献

附录A

附录B

作者简历