基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计

铁路轨道作为移频信号的传输载体,其对于信号对象传输轨迹疏密度的辨别能力,决定了轨道体系对移频信号的测量准确性。为实现对信号对象传输频率的准确辨别,设计基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统。将电源模块输出的电量信号,按需分配至STM32F103 微处理器、移频信号辨别模块与DSP测量单元之中,完善各级应用部件之间的连接关系,实现铁路轨道移频信号测量系统的硬件方案设计。确定移频信号的Duffing振子描述条件,针对其定义形式,构造移频信号的相空间,完成对铁路轨道移频信号的提取。求解铁路轨道的Lyapunov指数,并构建移频信号的Duffing方程,确定混沌测量参数的取值范围,实现对铁路轨道移频信号的测量,联合各级应用部件,完成基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计。实验结果表明,上述系统测量所得信号传输轨迹疏密度与真实轨迹疏密度相似度较高,能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。     

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。     

基于稀疏分解的轨道移频信号去噪算法研究

随着我国铁路的高速发展,轨道移频信号的检测译码技术受到广泛关注;然而实际采集的轨道移频信号不可避免地会混入大量的背景噪声和干扰,因此译码前需要去噪以提高译码的准确性;提出一种基于稀疏分解的轨道移频信号去噪算法,利用移频信号特点构建过完备原子库,采用粗细二阶段匹配追踪算法实现移频信号的噪声去除;将文章算法应用到主流的ZPW-2000轨道移频信号中,结果表明,该算法具有比小波阈值、经验模式分解算法更好的去噪性能,能够有效地去除低信噪比移频信号的噪声,且去噪后译码信噪比可提高10 dB,另外,采用粗细二阶段原子搜索算法显著降低了匹配追踪的运算量,满足实时性要求。     

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。     

单片机在移频信号频率检测中的应用

介绍了铁路移频信号基于测宽法原理的单片机测试系统。该系统利用8052定时器T2捕获移频信号的零点(即移频信号相位角为n^*2π的点)，进而求出移频信号的一系列周期(即测宽，测出移频信号的周期)，分析这些周期，从而得出移频信号上边频、下边频、中心频率以及低频。     

稀疏分解在雷达移频干扰抑制方面的应用研究

移频干扰是对脉冲压缩雷达有效的干扰形式,为了抑制移频干扰对线性调频脉冲压缩雷达的影响,提出构建自适应的联合过完备原子库的思想。根据雷达发射信号与移频干扰信号的特征,构造一组线性调频时移信号和一组线性调频频移信号,由这两部分信号共同构成联合过完备库;利用稀疏分解方法和BP(Basis Pursuit)算法实现干扰抑制和有用信号的重构。实验结果验证了该方法的有效性和正确性。     

多普勒频率补偿算法在GPS信号捕获中的应用

在GPS卫星高速运动和地面GPS接收机的移动中,由于卫星和接收机之间的径向速度引起了载波多普勒频移、C/A码的多普勒频移和数据码的多普勒频移,多普勒频移会对GPS接收机的信号捕获产生影响,使其准确度下降。针对上述情况,在常用的相干积分结合非相干积分的GPS信号捕获方案中引入一种多普勒频率补偿算法,并对此算法进行相应的仿真。结果表明该设计方案是可行的,引入的补偿算法能够有效消除多普勒频移对GPS信号捕获的影响,能够实现对GPS卫星信号的多普勒和码相的准确捕获。     

区间模拟控制系统的设计与研究

本文基于我国铁路区间广泛使用的ZPW-2000A/UM71无绝缘移频自动闭塞制式,利用计算机仿真技术对区间的部分设备及功能进行了模拟。本系统具有区间列车模拟运行,可以实现计算机编码对低频、载频的控制,地面信号、车载信号模拟,区间移频信号的采集,模拟示波器显示各种信息以及对移频信号作频谱分析等。     

基于正交性移频信号技术方案的研究

通过对国产轨道移频信号频谱特点的分析,根据信号正交理论,利用现代数字信号处理解调技术提出了对国产铁路移频信号进行技术改造方案,保证了在接收端对移频信号的最佳接收,提高了系统的可靠性,保证了系统的质量.同时对改进方案进行了MATLAB仿真,并以基于VC33的DSP浮点试验系统实现了对新方案的测试.     

自动闭塞移频信号解调的PLL仿真实现

自动闭塞移频信号实质上是一种以确定的脉冲信号为调制信号，且相位连续的频移键控信号，因此可用锁相环路（PLL）实现解调。用PLL实现解调具有性能好、成本低、便于集成等优点。本文介绍了用PLL结合单片机实现自动闭塞移频信号解调的原理和方法，并给出了实验仿真波形。     

相干自外差电域扫描布里渊光纤传感系统方案设计及测量精度分析

提出了一种同时测量布里渊频移和功率变化的新方案,同时对系统的布里渊频移测量精度进行了分析.从传感光纤反射回来的光经光电探测器外差接收后分成两路电信号,一路用于检测布里渊散射信号整个光谱范围内的功率,另一路用于检测布里渊频移.通过改变本地电信号的频率对信号进行扫描和窄带滤波,从而实现了布里渊频移的精确测量.     

基于AD9833的ZPW-2000R移频测试信号研究

ZPW-2000R移频自动闭塞系统是我国主推的国产新型自动闭塞系统。在此闭塞系统接收机模块的质量测试过程中,测试系统需要提供双路频率、幅值可调的高精度移频信号。本系统通过主控芯片TMS320F2812的SPI和GPIO模拟的SPI控制两片DDS芯片AD9833产生频率可调的移频信号。为了实现信号的幅值可调,本系统将AD9833输出的测试信号经高精度运算放大器进行幅值放大后输入至数模转换芯片AD7521中,通过GPIO口对AD7521的数字输入口的控制实现信号的幅值连续可调。经实验验证,本系统所产生的双路移频测试信号精度高,波形平滑稳定,从而提高了自动闭塞系统接收机模块测试的可信度。     

基于ZOOM-FFT的移频信号参数算法研究

为了准确检测轨道电路移频信号的参数,在分析国内外轨道电路移频信号频谱特点的基础上,提出了针对两种不同信号分别采用整周期和欠采样的采样方法,在以上采样的基础上,介绍了ZOOM-FFT算法的原理和实现步骤,并采用ZOOM-FFT对信号载频附近的频段进行频谱细化放大,提取实验数据。仿真结果表明上述方法是可行的,可以准确检测轨道电路移频信号的参数,有效提高了信号的频率分辨率,满足了技术指标的要求。     

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.     

GPS卫星信号多普勒频移设计与实现

在GPS导航定位系统中,多普勒频率偏移直接影响接收机性能。为了克服多普勒频率偏移的影响,提高接收机的GPS信号捕获速度,结合多普勒频移原理,设计并实现了多普勒频移仿真系统。其中软件部分采用VC++6.0完成,硬件部分采用FPGA技术实现,通过计算机串口实现了软硬件之间通信,最后对多普勒频移系统进行了测试。测试结果证明了设计方案的正确性。     

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。     

广义S变换在移频信号检测中的应用

目前,对于铁路移频信号的检测主要采用短时傅立叶变换、小波变换、Wigner-Ville分布以及广义S变换等时频分析方法,以上方法都存在一定的局限和不足。针对以上各种方法所存在的问题,在原广义S变换的基础上对其窗函数进行改进,简化算法的复杂性。将改进算法用于铁路移频信号的检测中,可以克服常规时频分析方法存在的不足,从而准确地检测出移频信号的各个频率特征,明显地降低检测误差。改进算法对进一步研究移频信号检测方法及研制高精度的移频信号检测器具有重要的指导意义。     

北斗信号快速捕获研究与仿真

捕获速度和捕获多普勒误差影响着北斗接收机的工作性能,北斗信号导航电文的高数据率使传统通过加长快速傅里叶变换(FFT)数据长度来精细化多普勒频移估计的方法不再适用.在研究北斗信号结构和并行码相位搜索捕获原理的基础上,利用FFT对北斗信号实现快速捕获,根据信号相关幅值与多普勒频移估计误差的关系,采用曲线拟合对多普勒频移进行精细化估计,提高了北斗信号的捕获性能.利用采集的北斗导航模拟器信号和MATLAB对算法进行了仿真,仿真结果表明,在1 ms相干积分时间下,并行码相位搜索捕获算法成功捕获到全部卫星信号,经曲线拟合精细化之后的多普勒频移估计误差小于50Hz.     

基于FPGA的铁路移频信号测试系统设计

介绍了一种基于FPGA和单片机的移频信号检测系统新方案,对移频信号进行实时检测和处理,并给出系统的硬件构成框图、硬件设计和软件设计.该移频信号检测系统具有集成度高、电路简单、接口方便、运算速度快、精确度高、实时性好等优点.     

短波信道探测中多普勒频移的计算

为准确获取短波信道探测信号的多普勒频移,把被Zadoff-Chu序列调制的信号作为探测信号,以简化的Watterson模型作为短波信道,采用脉冲压缩技术,对多普勒频移的计算进行了理论推导,得出了一种多普勒频移的计算公式,对两条路径时公式的计算结果进行了仿真。结果表明,在两条路径的多普勒频移相差小于±0.3 Hz时,计算结果较为准确。在此基础上,仿真分析了多普勒频移对Zadoff-Chu序列的脉冲压缩的影响。分析表明,小于10 Hz的多普勒频移对Zadoff-Chu序列的脉冲压缩的影响可以忽略不计,将该序列应用在短波信道探测中比较合适。