基于车地通信的可靠性检测装置关键技术的研究

论文摘要

车地通信（TWC）系统是在ATC信号系统中，实现车载设备与轨旁设备之间数据信息传输的非安全通信子系统，分为车载TWC和轨旁TWC。在实际应用中，随着温度及电磁环境的变化，轨旁FSK信号收发装置电感、电容值会发生漂移，进而影响到FSK通信的LC谐振电路，使得谐振电路的中心频率发生偏移，这种不稳定的情况会影响车地通信数据传输，最终造成列车运行出现晚点、不停站或冲出站台等问题。由于车地通信系统中列车接收信号质量不仅仅与LC振荡频率有关，还与周围电磁环境，列车状态等诸多因素有关，因此，开发一种能够检测FSK通信信号的检测装置，找到被测FSK信号的参数与环线通信装置谐振频率、补偿电容参数之间的关系，并建立对应的数据库，对于指导维护人员进行补偿电容调整，提高FSK通信质量有很重要的作用。鉴于检测装置对实时性、防电磁等性能的要求，研究了一种基于NI公司硬件产品及其软件LabVIEW的检测装置，该装置能够对TWC系统中FSK信号进行实时检测，可对FSK信号进行调制、发送、接收、解调等操作，由硬件（数据采集卡PXI6251及相关设备）和软件（LabVIEW8.5）组成，具有实时、可靠、防电磁干扰的特点，可对接收到的波形、解调数据、误码率等信息进行实时存储、分析和显示，可为TWC系统的维护提供实用资料，解决了地铁车地通信信号没有专用检测设备的问题。对于电容值的漂移本文研究了一种基于51单片机系统的电容自适应闭环控制装置，该装置以51单片机为核心硬件，用C语言编程，能够实现电容发生漂移后的自动补偿。其原理为：由于LC谐振电路在发生谐振时电容两端电压最大，当电容值因外界因素变化后，电容两端电压会变小，因此，可利用检测装置采集电容两端电压信号，分析后做出反馈，对连接在电容两端的电容排进行调节，实现电容自动补偿。本文利用Proteus软件对电容的自动补偿进行了研究，模拟实现了电容发生变化后闭环控制装置对电容的自动补偿，为TWC系统的电容自动补偿提供了基础研究方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 课题的理论研究
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 车地通信系统及应用软件
• 2.1 虚拟仪器
• 2.1.1 虚拟仪器的概念
• 2.1.2 虚拟仪器的特点
• 2.1.3 虚拟仪器的组成
• 2.1.4 虚拟仪器的发展现状和趋势
• 2.2 车地通信系统
• 2.2.1 TWC系统现状及发展趋势
• 2.2.2 TWC系统组成
• 2.2.3 TWC系统作用
• 2.2.4 TWC系统原理
• 2.3 proteus软件
• 2.3.1 proteus软件概述
• 2.3.2 Proteus软件构成
• 2.3.3 Proteus软件特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 车地通信FSK信号检测装置
• 3.1 FSK信号的调制原理
• 3.2 FSK信号常用的解调方法
• 3.2.1 过零检测法
• 3.2.2 包络检波法
• 3.2.3 同步检波法
• 3.3 基于NI工具包的解调法
• 3.4 检测装置的组成
• 3.4.1 检测装置硬件部分
• 3.4.2 检测装置软件部分
• 3.5 LabVIEW中FSK信号的解调方法
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验分析及现场测试
• 4.1 实验室软硬件联调测试
• 4.1.1 TWC信号传输
• 4.1.2 TWC测试过程
• 4.1.3 实验室测试分析
• 4.2 现场测试
• 4.2.1 检测装置环线测试
• 4.2.2 现场测试数据分析
• 4.3 检测装置可实现的主要功能
• 4.3.1 频率纠错的实时性
• 4.3.2 信号的防电磁性能和实时显示、存储
• 4.4 本章小结
• 第五章 电容自动补偿闭环控制装置的模拟仿真
• 5.1 闭环控制装置原理
• 5.2 LC谐振电路
• 5.2.1 LC电路感抗容抗及特性
• 5.2.2 串联谐振（RLC）
• 5.2.3 并联谐振（RLC）
• 5.2.4 串联谐振电路的通频带和选择性
• 5.3 模拟闭环控制装置中核心芯片
• 5.3.1 AT89C51单片机简介
• 5.3.2 ADC0832简介
• 5.4 Proteus模拟电路及仿真过程
• 5.4.1 Proteus中LC振荡电路
• 5.4.2 Proteus中交流变直流的电路及分析
• 5.4.3 电容排
• 5.4.4 电容自动补偿实验及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢