基于滤波包络和小波脊算法的轨道移频信号提取

论文摘要

随着列车速度和密度的进一步提高,列车在行车区间的通过能力和安全运行对整个铁路网的高效和正常运行起着至关重要的作用。而如何准确、快捷并可靠地解调出轨道移频信号的特征信息直接影响到列车的正点率和安全率,也是当前轨道移频信号解调的发展方向。本文在总结和分析国内外相关研究工作的基础上,对轨道移频信号的载频和低频调制信息的检测,进行了如下工作。目前我国使用的轨道移频信号主要有两种,分别是国产18信息移频信号和UM71移频信号。它们都是移频键控(FSK)信号,不同的是载频以及低频信号。本文首先介绍轨道移频信号的相关知识,讨论该信号的参数选择,接着讨论信号检测中夹杂的干扰和系统参数检测的频率分辨率要求。针对18信息信号频谱具有双峰,双峰频率平均值就是信号的载频,而UM71信号频谱单峰,峰值频率即为信号的载频的特点,本文利用功率谱分析提取移频信号载频;接着根据移频信号上、下边频切换的频率反映了调制频率的特征,提出了用滤波包络技术对信号进行解调,并分析了该算法的可行性。本文还根据信号在变换域上呈现出的脊特征,利用小波脊技术对UM71信号进行特征参数提取,并验证了小波脊算法提取该信号的有效性。最后,依据所论的两种解调方法,进行综合逻辑计算,以提高信号解调的可靠性,避免干扰信号带来的原理性误判。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 国外轨道电路发展情况
• 1.2.2 国内轨道电路发展情况
• 1.2.3 国内外移频轨道信号测试技术的发展与现状
• 1.3 需要解决的问题和问题的提出
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 轨道移频信号相关知识
• 2.1 轨道电路
• 2.2 列车闭塞
• 2.2.1 半自动闭塞
• 2.2.2 自动闭塞
• 2.3 移频自动闭塞
• 2.3.1 移频自动闭塞的基本概念
• 2.3.2 移频自动闭塞的工作原理
• 2.3.3 移频自动闭塞的特点
• 2.4 轨道移频信号的参数选择
• 2.4.1 国产移频轨道信号的频率配置
• 2.4.2 UM71 移频轨道信号的频率配置
• 本章小结
• 第三章 轨道移频信号分析
• 3.1 轨道移频信号的频谱分析
• 3.1.1 轨道移频信号的频谱表达式
• 3.1.2 轨道移频信号的频谱分析
• 3.2 两种轨道移频信号的频谱特点
• 3.2.1 国产移频轨道信号的频谱特点
• 3.2.2 UM71 移频轨道信号的频谱特点
• 3.2.3 轨道移频信号频谱分析结果
• 3.3 轨道移频信号的常用检测方法
• 3.3.1 限幅鉴频法
• 3.3.2 零交点法
• 3.3.3 数字检测法
• 3.4 轨道移频信号的干扰分析
• 3.5 轨道信号检测的精度要求
• 本章小结
• 第四章 轨道移频信号参数检测算法
• 4.1 轨道移频信号参数检测相关技术的应用
• 4.1.1 功率谱分析
• 4.1.2 复调制ZOOM-FFT 技术
• 4.1.3 数字滤波器选择
• 4.1.4 包络检波方法选择
• 4.2 载频的检测
• 4.3 轨道移频信号低频调制频率的提取
• 4.3.1 国产移频轨道信号低频调制频率的检测方案
• 4.3.1.1 算法的仿真
• 4.3.1.2 算法的验证
• 4.3.2 UM71 移频轨道信号低频调制频率的检测方案
• 4.3.2.1 算法的仿真
• 4.3.2.2 算法的验证
• 本章小结
• 第五章 轨道移频信号小波脊提取探讨
• 5.1 轨道移频信号的解析表示
• 5.2 轨道移频信号的小波脊提取及计算方法
• 5.3 仿真与讨论
• 5.4 算法的验证
• 5.5 两种解调方法的综合应用
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作和发表学术论文