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UM2000轨道电路信号的解码算法研究

作　者: 王菲
导　师: 范明
学　校: 中国铁道科学研究院
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: UM2000信号正弦插值过零检测 Matlab仿真 Simulink模型安全译码
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
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内容摘要

为了实现安全、高效的目标,高速列控系统要求地面设备能够向列车传送大量的列控信息。我国主要制式的ZPW2000轨道电路,信息量较少,很难实现高速度、高密度的列车运行控制。2000年,我国秦沈线开通引进的法国UM2000-TVM430系统,它地面采用27比特的数字编码轨道电路,有效地解决了车-地间实时的、大容量的信息交互难题。本文研究了UM2000数字编码轨道电路信号的解调算法,对比不同解调算法的特点,提出更适合UM2000信号的基于正弦内插的过零检测解调算法。本文深入细致地研究了UM2000信号的解码框架,通过带通滤波、过零检测、滑窗DFT、门限判决和CRC校验等步骤实现UM2000信号的安全、准确、高效地解码。为了满足系统实时性的要求,系统解码时间分长、短窗设计。在长、短时间窗下,分析了信号采样时间以及不同插值算法对解码性能的影响,并对不同信噪比条件下的仿真信号、测试箱生成信号和现场实录信号进行了解码测试。通过Matlab代码仿真和Simulink模型仿真两种形式得出的测试结果验证了算法的正确性和可行性,具有理论和实用价值。本文通过自主研发的基于Windows平台的UM2000解码算法分析软件对仿真生成信号、测试箱生成信号和现场实录信号实现离线解码,同时通过连接测试箱,可以实现测试箱生成信号的在线实时解码。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 引言  10-15
  1.1 国内外研究现状  10-12
    1.1.1 国外研究概况  10-11
    1.1.2 国内研究概况  11-12
  1.2 选题的目的和意义  12-13
  1.3 论文的主要内容与组织结构  13-14
    1.3.1 论文的研究内容及方法  13
    1.3.2 论文的组织结构  13-14
  1.4 本章小结  14-15
2 UM2000信号简介  15-30
  2.1 UM2000信号的数学模型  16-18
  2.2 调频常数的选取及影响  18-22
  2.3 TVM430解码板CRN简介  22-30
    2.3.1 CRN板的外围环境及硬件结构  22-24
    2.3.2 CRN板的软件结构  24-26
    2.3.3 任务模块的详细功能  26-30
  2.4 本章小结  30
3 UM2000信号解码  30-62
  3.1 铁路信号中的干扰  30-32
    3.1.1 不平衡牵引电流干扰  30-31
    3.1.2 邻线干扰和绝缘干扰  31-32
    3.1.3 脉冲干扰  32
    3.1.4 信号截断造成的频谱误差  32
  3.2 UM2000信号的解调方法  32-36
    3.2.1 模块化解调法  32-33
    3.2.2 高通滤波器解调法  33-34
    3.2.3 前两种方法的比较  34
    3.2.4 基于正弦内插的过零检测法  34-36
  3.3 UM2000信号的解码算法框架  36-53
    3.3.1 仿真信号生成  36-39
    3.3.2 带通滤波  39-41
    3.3.3 过零检测  41-47
    3.3.4 滑窗DFT  47-50
    3.3.5 门限判决  50-53
    3.3.6 CRC校验  53
  3.4 UM2000信号解码算法的影响因素  53-57
    3.4.1 信号采样时间  53-55
    3.4.2 插值算法  55-56
    3.4.3 正弦插值算法的参数  56-57
  3.5 基于SIMULINK模型仿真UM2000信号  57-62
  3.6 本章小结  62
4 UM2000信号的解码算法的性能分析  62-75
  4.1 磁带记录UM2000信号解码算法的性能分析  62-65
    4.1.1 测试结果  62-63
    4.1.2 仿真分析  63-65
  4.2 测试箱UM2000信号解码算法的性能分析  65-70
    4.2.1 测试结果  65-67
    4.2.2 仿真分析  67-70
  4.3 仿真UM2000信号解码算法的性能分析  70-75
    4.3.1 测试结果  70-74
    4.3.2 仿真分析  74-75
  4.4 本章小结  75
5 UM2000信号解码算法分析软件  75-78
  5.1 UM2000信号解码算法分析软件界面  75-76
  5.2 UM2000信号解码算法分析软件的主要功能  76-77
    5.2.1 仿真生成信号的离线分析  76-77
    5.2.2 测试箱信号的离线分析  77
    5.2.3 磁带记录信号的离线分析  77
    5.2.4 测试箱信号的在线解码分析  77
  5.3 本章小结  77-78
6 总结与展望  78-79
参考文献  79-81
致谢  81-82
作者简历  82-83
详细摘要  83-95

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