UM71移频轨道信号检测算法的研究

论文摘要

铁路信号设备是铁路运输的基础设施,也是保证行车安全的重要设备。随着铁路的快速发展,列车速度的不断提高,对信号在轨道电路上传输和机车信号能正确显示的要求也越来越高。因此,需要高效的检测手段来保证轨道电路和机车信号的可靠性工作。本文结合当前我国铁路广泛使用的UM71移频自动闭塞系统,研究了移频轨道信号的检测算法。为了有效提取有用信号和去除干扰,本文采用经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)方法对UM71轨道信号进行了去噪处理;针对铁路行车安全对检测精度的要求,以及UM71轨道信号的频谱的单峰特点,采用欠采样方法检测信号载频,频谱峰值频率即为信号载频;针对UM71轨道信号的窄带特性,采用ZFFT频谱细化技术检测信号低频调制频率,频谱上峰值与次峰值的频率差值即为低频调制频率。本文利用MATLAB对去噪和检测算法进行了仿真。仿真结果验证了算法的有效性。在去噪和检测算法研究的基础上,以DSP处理器TMS320F2812为核心,设计了相关的硬件电路,并给出了系统的软件流程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外移频轨道电路的发展现状
• 1.2.1 国外移频轨道电路的发展现状
• 1.2.2 国内移频轨道电路的发展现状
• 1.3 本课题的意义及主要研究内容
• 第2章 UM71 轨道信号的模型及其干扰分析
• 2.1 UM71 轨道电路简介
• 2.1.1 移频自动闭塞的工作原理
• 2.1.2 UM71 轨道电路的构成
• 2.1.3 UM71 轨道电路的工作原理
• 2.2 移频轨道电路的干扰分析
• 2.2.1 不平衡牵引电流的传导性干扰
• 2.2.2 双线区段的邻线干扰
• 2.2.3 信号设备受到电力牵引系统的电磁干扰
• 2.2.4 脉冲干扰
• 2.3 UM71 轨道信号的数学模型
• 2.3.1 UM71 轨道信号的频谱分析
• 2.3.2 UM71 轨道信号的模型分析
• 第3章 UM71 轨道信号的去噪和检测
• 3.1 UM71 轨道信号的EMD 去噪算法
• 3.1.1 经验模式分解（EMD）的基本原理
• 3.1.2 EMD 去噪的原理
• 3.1.3 EMD 去噪算法的仿真
• 3.2 UM71 轨道信号载频的检测
• 3.2.1 欠采样的原理
• 3.2.2 欠采样频率的确定
• 3.2.3 算法仿真
• 3.3 UM71 轨道信号低频调制频率的检测
• 3.3.1 ZFFT 的原理
• 3.3.2 ZFFT 算法
• 3.3.3 算法仿真
• 第4章 UM71 移频轨道信号检测系统的设计
• 4.1 系统的硬件设计
• 4.1.1 预处理单元
• 4.1.2 信号电压调理单元
• 4.1.3 数据采集单元
• 4.1.4 CPU 处理单元
• 4.1.5 存储器扩展单元
• 4.1.6 显示单元
• 4.2 系统的软件设计
• 4.2.1 主程序模块
• 4.2.2 数据采集模块
• 4.2.3 EMD 去噪模块
• 4.2.4 载频检测模块
• 4.2.5 低频调制频率检测模块
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢