轨道电路移频信号参数高精度快速检测算法的研究北大核心

现代铁路运行中,及时了解轨道电路移频信号的状态将直接影响到列车的行车安全;为了高精度、准确快速的检测轨道电路移频信号参数,通过分析轨道电路移频信号的频谱特点,对基于FFT的汉宁窗频谱校正算法在移频信号参数检测中的应用进行了研究,利用MATLAB对其进行仿真,结果表明在该算法下各参数检测值均满足误差指标要求,同时将采样时间缩短到1s以内,提高了检测的快速性,该算法为实时移频信号参数测试仪的设计提供了理论依据。     

基于FFT频谱校正的移频信号检测算法的研究

轨道电路移频信号是否正常直接影响到列车的行车安全。为了准确、高精度地检测轨道电路移频信号参数,利用汉宁窗的频谱校正和欠采样技术,给出了基于快速傅里叶变换(FFT)的频谱校正算法。利用Matlab对其进行仿真,结果表明各参数检测值均满足误差指标要求,且将采样时间缩短到1.6 s(或2 s)。该算法为研究实时移频信号参数测试仪表提供了理论依据。     

轨道电路移频信号参数检测算法研究

轨道电路移频信号是用来控制列车的行驶状态,对其参数的检测需要达到较高的频率分辨率,根据采样定理知识可知,检测需要较长的采样时间,而这不能满足测试仪表的实时性要求.为了解决在较短的采样时间内达到较高的频率分辨率问题,分析了国产18信息和ZPW-2000型两种制式移频轨道电路的移频信号的频谱特点,提出了采用CZT线性调频Z变换和时域测量相结合的方法检测移频信号的参数.在MATLAB环境下编写CZT算法进行仿真,仿真结果表明,能有效提高频率分辨率,满足技术指标要求的同时缩短了采样时间.在移频信号参数测试仪的设计中有着很大的实际应用前景.     

基于MPI的卷积计算并行实现

随着铁路列车速度不断提高,轨道电路信号面临的干扰也越来越复杂,如何更加准确的检测出轨道电路信号参数成为了越来越重要的课题;由于轨道电路移频信号采用频率参数传递控制信息,因此通过提高信号频谱分辨率的思路来提高信号的可靠性,结合基于复调制的细化快速傅立叶变换(zoom fast fourier transform,ZFFT)算法在信号频谱局部细化领域的优势,考虑轨道电路信号在频域范围内的分布特性,针对轨道电路信号(FSK信号)的可靠检测提出了基于复调制的ZFFT算法,该算法通过将信号频谱中感兴趣的局部频段进行精细化处理,来提高频谱的分辨率;并通过仿真进行验证,仿真结果表明此方法检测到的移频信号低频满足误差标准,提高了轨道电路信号检测的可靠度。     

FSK信号检测方法的研究

为了在线检测移频轨道电路信号参数,提出对FSK信号采用欠采样的FFT算法,利用变换后FSK信号的幅频关系,求出原始信号的载频和低频信息。由于采样和加窗截短导致频谱泄漏,无法准确求解出信号的频偏和幅值,同时辅助以Hilbert变换求出FSK信号的幅值和频偏。利用MATLAB的数据分析能力,分析了该方法所达到的频率分辨率和精度。仿真结果证明,此方法准确可靠,并且易于实现,优于目前铁路中所用的检测方法,可以很好地运用到工程实践中去。     

基于DSP的移频信号测试仪的设计

为了能快速、准确检测出移频轨道电路信号的参数,设计了基于TMS320VC5402数字信号处理器的轨道移频信号测试仪,有效地提高了数据处理能力和处理速度.采用欠采样技术和快速傅立叶变换（FFT）解调算法,通过汉宁窗离散频谱校正技术,使仪器测量的频率分辨率有很大提高,保证了测量的精准度.通过试验验证,达到了预定的设计目标.     

基于DSP的移频信号高分辨率检测方法

为保障机车运行安全,而对指挥行车的信号快速、准确的测试是重要手段之一,所以对铁路轨道移频信号FSK的频谱进行了分析;为避免移频信号在频域分析中产生混叠,从采样信号中恢复原信号,根据带通信号的窄带特性,采用欠采样技术进行采样和快速傅里叶变换对移频信号进行处理,以提高频率分辨率;针对移频信号的频谱特点,提出了利用DSP的移频信号高分辨率的检测方法,给出了检测系统的结构框图,同时分析了系统的实时性;该检测系统具有体积小、接口丰富、精度高等优点,为设计快速、准确的移频检测系统提供了依据.     

国内18信息移频信号检测频谱校正算法的研究

针对铁路行车安全对轨道电路移频信号检测精度的要求及测试仪表对实时性的要求,分别研究了以快速傅里叶变换(FFT)与线性调频Z变换(CZT)算法为基础的频谱校正方法;采用频谱校正方法,将FFT和CZT变换中存在的频谱泄漏还原为接近无泄漏状态,实现信号参数的准确获取;再从算法原理、误差和运算复杂度等3个方面进行对比性分析,结果表明:对于国内18信息移频信号,在中心频率、低频和频偏的标准值处,使用两种算法得到的各参数计算值的绝对误差分别满足0.2Hz、0.02Hz和0.2Hz;各参数标准值发生一定偏差时,FFT的频谱校正算法的参数检测效果优于CZT的;FFT的复数乘法运算量较小。     

基于TMS320F2812的移频轨道电路测试仪设计

为了在线检测移频轨道电路信号参数,确保列车行车安全,设计了基于TMS320F2812专用数字信号处理器的移频轨道电路测试仪;该设计充分利用TMS320F2812数据处理速度快、内部集成资源丰富的特点,结构简洁,性能可靠,有效地提高了数据处理能力和处理速度;采用欠采样技术和快速傅立叶变换(FFT)解调算法,使仪器测量的频率分辨率有很大提高,保证了测量的精准度;并从硬件电路和软件设计上采取措施,提高了移频轨道电路测试仪的抗干扰性;设计通过试验,达到了预定的设计研究目标。     

基于频谱特征提取的轨道移频信号检测的兼容性设计与实现

提出了一种基于频谱特征提取的轨道移频信号检测的兼容性算法,并在单芯片的微控制器STM32F405RGT6上利用该算法实现了对国产18信息移频信号和ZPW-2000移频信号的兼容性检测。通过综合分析两类移频信号的时频域特征,将过采样、ZFFT频谱细化、频率校正及频谱特征提取结合起来,通过两类不同的数字滤波器适应不同的算法设计需要,通过频谱特征提取实现不同频谱状态下的频率计算方式,有效地提高了频率的检测精度,拓展了调制频率的测量范围。实验结果证明,对国产18信息移频信号和ZPW-2000移频信号的中心频率、上下边频的检测误差不超过±0.1Hz,调制频率的检测误差小于±0.01Hz,在采样数据小于1S情况下,调制频率的测量范围可达到6~30Hz。     

基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统设计

为精准检测轨道移频信号的特征参数值,实现列车通信数据的实时稳定传输,设计基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统;以AD转换电路作为核心电子输出装置,借助DSP移频芯片、信号传感单元对于列车通信数据的聚拢调节作用,在LCD屏幕内生成即时性铁路移频信号显示文件,再联合微处理接收元件,实现对信号特征参量的精准获取,完成检测系统的硬件结构设计;在此基础上根据信号数据的瞬时输出频率,确定标准的模态移频函数,完成基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号频率分析;设置数据采集、移频滤波、WIFI通信三类程序型算法,建立信号数据库与核心检测主机间的物理连接,实现系统检测软件及应用主程序建立,结合以上所有软、硬件执行结构,完成基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统设计;对比实验结果显示,应用新型检测系统后,低频、高频轨道移频信号的检测精度均出现明显提升,解决了原有检测系统支持下,列车通信数据实时传输稳定性较差的问题。     

道旁声学信号多普勒畸变校正

采用道旁声学信号来分析列车滚动轴承故障的方法是该领域故障诊断发展的主要方向,但拾音器和声源的相对运动造成的多普勒效应使得声学信号的频谱发生了畸变,从而无法准确地反映设备状态。为了解决多普勒效应带来的采集信号频谱畸变,准确恢复原信号频谱结构,本文提出一种基于频偏率的变采样技术的方法,在通过外部条件获得信号频偏变化曲线后,根据频偏曲线获得每个采样点的频偏比例,利用变采样技术,通过插值方法获得新采样信号。本文是对作者所提重采样技术校正多普勒频偏方法的深化和提高,该方法能准确恢复原声学信号频偏结构,并通过仿真信号和实验验证了该方法的有效性。     

基于锁相环与双A/D的交流采样技术及其应用

为了保证对电力系统的实时监控、调度,需要对电力参数进行交流采样;介绍了电力系统参数交流采样的设计思想,对频率跟踪电路进行了分析,提出了由锁相环CD4046和双MAX125构成的硬件解决方法,并给出了由CD4046构成的频率跟踪电路图以及双MAX125与80C196KC单片机的接口设计电路,解决了电力系统中多路电压、多路电流的交流采样问题,保证电网频率变化时采样数据的精度和稳定性;该采样算法可以应用于多种场合,具有一定的实用和推广价值.     

AD0809与微机直接互连采样分析

在单片机外围扩展中,模拟至数字转换器（ADC）常用的标准电路在采样芯片和单片机之间需要多个元件对信号进行转换,虽然精度很高,但结构复杂,成本较高。该文对某些特定条件下用单片机进行ADC采样的方法进行了初步的探索,利用单片机直接与ADC0809进行连接,通过单片机l产生各种时钟和控制信号来完成ADC采样,简化了采样的线路。对比了该电路与传统电路的差别,并讨论了该采样方法的使用条件和应用参数。     

基于FPGA的数字滤波系统设计

为研究基于FPGA的数字滤波系统的设计与实现过程,根据数字滤波系统的基本工作原理在芯片内部设计了模数转换采样控制、基于分布式算法的FIR滤波器以及基于FFT IP核应用的频谱分析电路等功能模块,并给出了QUARTUS Ⅱ平台上的系统设计时序仿真波形.实验结果表明,相比于一般实现方法,基于FPGA实现的数字滤波系统具有高速灵活的优点,FPCA可广泛应用于高速数字信号处理领域.     

LED移频键控信号驱动电路的设计

提出了一种新的推挽功率管驱动信号的死区加入方法,并结合负压电荷泵理论设计了一种通过移频键控控制信号实现LED准恒流调节的方法。该方法可以实现对电流的线性调节,满足中小功率LED对于能量利用效率和延长使用寿命的要求。     

用于压电换能器的频率跟踪驱动电路设计

针对新的压电换能器损耗模型理论,设计并实现了跟踪最佳驱动频率的驱动电路。通过测量验证了最佳频率工作点的存在;利用LC滤波电路克服了电流振荡波形引起的干扰;对换能器进行阻抗匹配设计;通过数字锁相电路,结合FPGA多线程工作模式,实现了最佳频率跟踪。实验结果,在新的频率跟踪系统下,换能器的发热量降低为原来的一半,相较于定频系统运行更加稳定。     

基于MSP430的轨道电路在线测试仪设计与实现

针对UM71无绝缘轨道电路中补偿电容的测量,设计了一种基于超低功耗单片机MSP430的补偿电容以及铁路信号频率测量的便携式测试仪。     

电动电子车速里程表分频电路设计

阐述“电动电子车速里程表”中步进电机分频系数的计算与分频电路,步进电机相序分配电路,步进电机驱电路设计等内容。     

用于城市轨道交通的直流1500V隔离开关柜的绝缘配合

本文通过对国内外相应标准的分析、研究和对比,提出了用于城市轨道交通（直流供电接触网系统）中的1500V隔离开关柜的绝缘参数参考值,其原则是既要保证非常可靠而又节约成本。该文给出了主回路带电体间以及对地的净空气距离、爬电距离、工频耐受电压和雷电冲击耐受电压等多项数据。