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基于DSP的铁路地面信息处理系统研究

作 者: 葛林波
导 师: 陈国定
学 校: 浙江工业大学
专 业: 控制工程
关键词: 轨道信号 LKJ-N 绝缘节 信号解调 数字信号处理DSP
分类号: U284
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 21次
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内容摘要


铁路是国家的重要基础设施,是我国运输的主要方式之一,它承担着大量的运输任务,同时随着铁路的快速发展,列车速度的不断提高,其安全性就显得尤为重要,直接关系生命和财产安全。铁路信号设备是铁路运输的基础设施,是保证行车安全的重要设备。考虑铁路运输的安全性和高效性,铁路轨道进行传输信号,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工作。论文基于数字信号处理技术研究了一种轨道绝缘节点识别和低频信息解调技术,以用于LKJ-N型列车监控记录装置校正计算前方信号机距离和提供行车指示。分析了目前国内使用较为广泛的UM71、ZPW-2000、国内移频等移频轨道信号制式,给出了识别轨道绝缘节的详细方法,用MATLAB将算法进行了仿真。以TI公司的32位DSP TMS320F2801为控制器,设计了数据采集、信息处理的硬件电路,编写了系统工作与算法程序,实现了信号的解调、频谱分析等功能。系统采用模块级冗余、双总线冗余设计,保证系统可靠性。实验调试表明,系统达到设计要求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外移频轨道电路的发展现状  11-14
    1.2.1 国外移频轨道电路的发展现状  11-12
    1.2.2 国内移频轨道电路的发展现状  12-13
    1.2.3 国内外移频轨道信号测试技术的发展与现状  13-14
  1.3 地面信息系统介绍  14-17
    1.3.1 LKJ 系统介绍  14-15
    1.3.2 LKJ-N 系统的构架  15-16
    1.3.3 地面信息处理系统  16-17
  1.4 论文内容安排  17-18
第2章 FSK 信号频谱分析与 MATLAB 仿真  18-29
  2.1 铁路移频信号分析  18-21
    2.1.1 移频信号的概念  18-19
    2.1.2 移频信号的频谱分析  19-20
    2.1.3 移频信号干扰分析  20-21
  2.2 铁路移频信号常用检测方法  21-22
    2.2.1 限幅鉴频法  21
    2.2.2 过零周期检测法  21-22
    2.2.3 快速傅立叶变换(FFT)频谱分析法  22
  2.3 移频信号的MATLAB 仿真  22-26
    2.3.1 ZPW-2000 系列移频信号频谱  23-26
    2.3.2 国内产品移频信号频谱  26
  2.4 仿真实验结果与分析  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章 铁路地面信息处理系统硬件设计  29-44
  3.1 系统的总体设计方案  29-30
  3.2 信息预处理模块  30-31
  3.3 数据获取模块(A/D 采样)  31-33
  3.4 信号分析处理中央处理器(CPU)  33-35
  3.5 看门狗复位模块  35-36
  3.6 工作状态指示模块  36-37
  3.7 冗余切换模块  37-38
  3.8 CAN 通讯模块  38-40
  3.9 电源管理模块  40-42
  3.10 数字量输入输出模块  42-44
第4章 铁路地面信息处理系统软件设计  44-59
  4.1 系统软件开发环境CCS3.3 概述  44-47
  4.2 软件整体设计思路  47-48
  4.3 主程序模块  48-49
  4.4 A/D 数据采集模块  49-51
  4.5 信息处理模块  51-54
    4.5.1 载频检测部分  51-52
    4.5.2 低频信息检测部分  52-54
  4.6 CAN 通讯模块  54-56
    4.6.1 双总线冗余的实现  55
    4.6.2 总线诊断的实现  55
    4.6.3 数据格式  55
    4.6.4 帧头格式  55-56
  4.7 自诊断模块  56-58
  4.8 实验结果与小结  58-59
第5章 系统调试  59-67
  5.1 实验系统  59-62
  5.2 测试条件  62
  5.3 功能测试  62-65
    5.3.1 信号采集功能测试  63
    5.3.2 指示灯功能  63-64
    5.3.3 热插拔功能  64-65
  5.4 EMC 测试  65-67
    5.4.1 电快速瞬变脉冲群脉冲抗扰度试验  65-66
    5.4.2 浪涌(冲击)抗扰度试验  66
    5.4.3 静电抗扰度试验  66-67
第6章 结论与展望  67-68
  6.1 结论  67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-70
附录  70-72
  附录1: 原理图  70-71
  附录2: 线路板图  71-72
致谢  72-73
攻读学位期间参加的科研项目和成果  73

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路通信、信号 > 铁路信号
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