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基于DSP的轨道电路FSK移频信号检测方法的研究

作　者: 梁辉华
导　师: 樊文侠
学　校: 西安工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 轨道电路移频信号快速傅里叶变换欠采样窗谱校正频谱泄露 DSP
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 43次
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内容摘要

随着我国铁路运输的快速发展,列车的运行速度不断地提高,保证列车在整个行车区间的正常通过和安全运行就显得至关重要了。作为一种列车的控制信号,轨道电路移频信号与列车的安全运行具有非常紧密的关系。为了确保列车能够安全运行,提高铁路的运输效率,必须对轨道电路移频信号进行合适的在线检测。轨道移频信号是一种比较特殊的轨道电路信号,在对其数学表达式进行深入分析研究的基础上,了解到移频键控信号的载频、低频调制频率具有多样性和频率值跨度较大的特点,且存在频谱泄露的问题。为了很好的获得较高精度的采样频谱值,利用欠采样技术对移频键控信号采样,在同样频率分辨率的情况下,大大缩小了采样点数N,缩短了快速傅里叶变换的运行时间,提高了信号处理的实时性。通过加汉宁窗,能够使旁瓣互相抵消,消除一定的高频干扰和漏能,在加汉宁窗的基础上进行校正还原,得到高精度的轨道移频信号参数。仿真结果表明：此方法能够检测出国产18信息移频键控信号和UM-71移频键控信号的载频、低频和幅值,载频误差在0.002Hz之内,低频误差在0.002Hz之内,频偏误差在0.03Hz以内,幅值误差在0.1%之内。论文分析了以TMS3205509DSP芯片为核心搭建的轨道电路移频信号的检测系统,主要由两部分组成,一部分是系统的硬件搭建以及外围电路的设计,另一部分是在硬件的基础上编写的软件。利用CCS开发工具,编写DSP程序,并将得到的结果数据送到PC机的演示平台进行结果分析。结果表明通过这种方法检测到的参数能很好的满足木文提出的性能指标要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 本课题的研究价值  8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 本论文的主要研究内容  9-11
2 轨道移频电路  11-16
  2.1 轨道电路概述  11-12
    2.1.1 轨道电路  11
    2.1.2 区间与闭塞  11
    2.1.3 自动闭塞  11-12
  2.2 移频自动闭塞  12-14
    2.2.1 移频自动闭塞的概念  12-13
    2.2.2 移频自动闭塞  13-14
  2.3 轨道移频信号的频率设置  14-15
    2.3.1 国产18信息铁路移频信号系统的频率配置  14-15
    2.3.2 UM-71无绝缘移铁路移频信号的频率配置  15
  2.4 轨道移频信号的检测指标  15
  2.5 本章小结  15-16
3 轨道移频信号的检测算法  16-24
  3.1 移频信号的数学表达式  16-19
  3.2 轨道移频信号的频谱几何分析  19-20
  3.3 轨道移频信号的检测方法  20-23
    3.3.1 轨道移频信号的检测方法  20-22
    3.3.2 本论文对轨道移频信号的检测方法  22-23
  3.4 本章小结  23-24
4 频谱分析的研究  24-49
  4.1 傅里叶变换  24-30
    4.1.1 离散傅里叶变换  24-25
    4.1.2 快速傅里叶变换  25-27
    4.1.3 FFT的实现  27-30
  4.2 欠采样  30-40
    4.2.1 欠采样技术的原理  31-32
    4.2.2 采样频率的确定  32-34
    4.2.3 欠采样下的Matlab仿真结果  34-40
  4.3 离散信号频谱的窗谱校正  40-42
    4.3.1 频谱泄露原因的分析  40-41
    4.3.2 信号的加窗处理  41-42
    4.3.3 汉宁窗的窗谱校正  42
  4.4 轨道移频信号参数的计算方法  42-48
    4.4.1 轨道移频信号参数的计算方法  42-47
    4.4.2 窗谱校正后的仿真结果  47-48
  4.5 本章小结  48-49
5 轨道移频信号检测算法的硬件实现  49-68
  5.1 引言  49
  5.2 数字芯片DSP的发展  49-52
    5.2.1 DSP芯片介绍  49-50
    5.2.2 DSP芯片的发展历程  50-51
    5.2.3 DSP芯片的选择  51-52
    5.2.4 TMS320VC5509芯片的特点  52
  5.3 DSP系统的设计  52-54
  5.4 检测系统的硬件设计  54-58
    5.4.1 电源模块  55
    5.4.2 时钟模块  55-56
    5.4.3 复位电路  56-57
    5.4.4 JTAG接口电路  57-58
  5.5 检测系统的软件设计  58-66
    5.5.1 DSP集成开发环境CCS简介  58-59
    5.5.2 DSP硬件程序开发  59-61
    5.5.3 硬件结果分析  61-66
  5.6 本章小结  66-68
6 结论  68-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间发表的论文  72-73
致谢  73-76
附录  76-79

基于DSP的轨道电路FSK移频信号检测方法的研究

内容摘要

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