基于时频分析技术轨道移频信号接收系统设计

论文摘要

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—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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 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
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢