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,并且测量结果准确率最高值达到了84%左右,说明其能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。

ZPW-2000移频信号检测实验仪的设计与实现

依据周期测频法设计了以FPGA为核心器件的ZPW-2000移频信号检测实验仪。该实验仪采用8个计数器实现移频信息的检测,其中,边频检测采用2个计数器分别检测计数信号上下跳沿,通过选择2组计数值中较大值,使计数误差降低至0-1个计数信号周期,在200 MHz计数信号下,边频检测误差可控制在0.07 Hz以内;低频检测采用6个异步计数器,分别实现移频信号中低频成分的获取及低频频率的检测计算,低频频率计数器通过设置前N个状态进行低频计数,第N+1个状态进行计数值锁存分析的方式,有效降低了低频获取引起的误差。分析发现,当N≥10时,最大误差可降至0.029 Hz以下。实验仪实测证明,边频、低频检测误差均能满足铁道标准TB/T 3532—2018中移频信号上下边频误差±0.15 Hz、低频误差±0.03 Hz的要求;检测实验仪能准确解算出基于FPGA的ZPW-2000移频信号发码实验仪移频信息,解决了ZPW-2000系列轨道电路移频信号教学及实验任务必须采用铁路专用设备的限制,结合发码实验仪可为学生更直观地展示轨道电路发码与检测过程,使学生更加深入地了解移频轨道的电路原理。

一种高精度移频信号解析方法

介绍一种高精度移频信号的解析方法,实现基于铁路信号集中监测系统对铁路移频信号进行信号解析和指标监测。对铁路移频信号的载频、低频和边频进行解调和计算,采用时域方法对数据进行下采样提高计算精度,频域方法 Zoom-FFT计算载频和低频,零相移滤波方法消除滤波后的信号延迟现象,将滤波后的数据进行整形,从而定位用于计算边频的数据序列,并对该数据序列进行FFT频域计算,得到边频值。这种方法可以提高计算精度。

铁路轨道信号在线测量仪补偿电容检定结果不确定度评定

为了保障铁路轨道信号在线测量仪测得的ZPW-2000A轨道电路补偿电容容值准确、可靠,依据JJG(铁道)702—2021《铁路轨道信号在线测量仪检定规程》,利用XHBQ-Ⅰ型轨道信号测试设备综合校验仪,检定铁路轨道信号在线测量仪。介绍检定方案,评定补偿电容检定结果不确定度,并进行验证。结果表明,检定方案满足量值传递要求,能保证铁路轨道信号在线测量仪测量的电容结果准确、可靠。

移频轨道电路测试系统的设计

应用ＤＳＰ技术和器件，设计完成的移频轨道电路自动测试系统，具有快速、准确地特点。文中分析了移频轨道电路的特点，给出了移频信号的频谱图和采样频率。

基于循环频域滤波及Schmidt正交对消的单通道信号分离算法

单通道盲信号分离是信号处理领域中的研究热点和难点。分析了循环频域滤波用于单通道时频重叠信号分离的可行性,提出了基于循环平稳频移滤波器及Schmidt正交对消的信号分离方法。利用频移滤波器提取一个源信号,通过Schmidt正交化法从观测信号中消去已提取的源信号获得另一个源信号。仿真表明,本文算法可有效分离时频重叠的雷达通信信号,相比时域维纳滤波,分离性能提高了10dB以上。

EMD算法在移频信号解调中的应用研究

随着我国列车运行速度的不断提高,对列车运行自动控制系统的可靠性和安全性提出越来越高的要求。现存的算法大多考虑纯净的或SNR较高的移频信号。为了实现在强噪声背景下移频信号的可靠、准确解调,本文提出了一种基于EMD分解算法的移频信号解调方法,并进行了计算机仿真。仿真结果表明,用EMD分解算法能够从强噪声背景下分解出移频信号,结合FFT变换,可以实现移频信号的解调。与现存的算法比较,本文的算法简单,可实时性好。

动态GPS接收机载波多普勒分析及环路跟踪性能实验研究

针对普通GPS接收机在炮射制导弹药动态条件下难以正常定位的问题,用SPIRENT卫星信号模拟器分析了几种动态条件下的载波多普勒频移及其变化率,进而产生载体不同动态条件下的卫星接收信号,用软件接收机对载波跟踪环路采用2、3阶锁相环(PLL)、1阶锁频环(FLL)辅助2阶PLL、2阶FLL辅助3阶PLL时的跟踪性能进行实验.结果表明,当载体加速度达到40 g时,仅用PLL无法正常跟踪,FLL辅助PLL跟踪正常;而对于弹道环境,1阶FLL辅助2阶PLL仅有一路跟踪正常,2阶FLL辅助3阶PLL有两路跟踪正常,据此给出了载波跟踪环路改进方案.

双闭环控制感应加热电源设计与仿真分析

针对目前20kHz/10kW感应加热电源开关功耗大的缺点,提出了一种基于DSP的容性移相PWM和PFM控制的设计方案。确定以全桥IGBT逆变为主拓扑电路,采用PID和DPLL相结合的双闭环控制策略,对系统进行SIMULINK平台仿真建模。在开环和闭环条件下对仿真结果进行对比分析,实现了负载频率自动跟踪和功率闭环控制。仿真系统到达恒定功率输出的时间为0.2ms,功率因数近似为1,且无周期跳变的现象。改善系统动态特性和稳定控制的同时,验证了该方案的可行性和有效性。

轨道移频信号频率参数检测方法的研究

为了进一步提高轨道移频信号频率参数的测量精度,运用欠采样(带通采样)定理和ZOOM-FFT算法对频谱进行细化,根据轨道移频信号的频谱对称特性,引入重心法校正技术,在采样点数为2048情况下,使测量精度比规格要求提高了约3.5倍。

Gabor变换在移频信号解调中的应用研究

为克服单一时域和频域移频信号解调时的缺点，实现移频信号的可靠、准确的解调，本文提出了一种基于Ｇａｂｏｒ变换的移频信号的解调方法，并进行了计算机仿真。仿真结果表明，采用Ｇａｂｏｒ变换可准确地解调出移频信号的上边频和下边频频率，与ＦＦＴ相结合，可实现移频信号的解调。

抗跟踪干扰跳频网络设计方法研究

跟踪干扰是跳频通信的克星,合理科学的组网是对抗跟踪干扰的有效手段之一。提出了一种基于跳频序列的相位差异进行跳频组网的方案,进行了方案可行性分析、网络协议规划和组网过程设计。在明确了跟踪干扰实施条件的基础上,从网台分选概率和跟踪干扰对网络的影响等方面分析网络的抗跟踪干扰特性。仿真结果表明,该跳频网络具有较低的跟踪干扰概率,能够有效的对抗敌方的跟踪干扰。

引入微分控制思想的辅助GPS载波跟踪环路设计

载波信号跟踪环路制约着GPS接收机的工作性能,针对其易受高动态和弱信号等环境干扰的缺陷,提出一种引入微分控制思想、应用SINS辅助接收机载波跟踪环路的设计方法.剖析应用于载波跟踪的相位锁定环(PhaseLocked Loop,PLL),并将其近似为PI控制模型;在验证辅助信息引入时环路系统稳定的基础上,增加类微分控制项,利用SINS的输出和时钟误差信息估算的多普勒频率作为跟踪环路的中心频率,辅助PLL实现载波信号跟踪;仿真结果表明提出方法能够有效地缩短跟踪环路带宽,缓解热噪声和动态应力之间的矛盾,进而改善载波环路的频率响应和跟踪误差.

单个线性调频脉冲信号测速方法之研究

对单个线性调频脉冲信号测速进行了研究 ,分析了线性调频脉冲信号的处理过程 ,得到匹配滤波输出信号的峰值幅度模型 ,提出利用双通道数字滤波器实现单个脉冲测速的方法 ,并给出了利用匹配滤波输出信号的幅度信息计算多普勒频移和目标速度的表达式 。

基于小波脊的轨道电路FSK瞬时特征提取

小波脊线技术能对信号特征进行有效的提取。利用连续Morlet小波变换后的相位进行迭代计算,对轨道电路移频信号的脊进行提取;利用该变换算法,对实际FSK信号的瞬时特征进行提取,验证了该算法能有效地提取瞬时频率和低频控制信号。文中同时给出了算法详细的计算步骤,提供了一种有效、简单的分析和判断轨道电路移频信号的方法。

可变步长正交性约束的自然梯度盲信号分离算法

针对移频轨道电路移频键控信号FSK等的非平稳性,在正交性约束的自然梯度算法的基础上,提出1种利用估计函数的自适应可变步长自然梯度算法,主要原理是根据每次所取分离结果与优化值距离的远近对步长参数取值作在线自适应调整,将每次分离出的瞬时信号的相关性测度作为调整步长参数的依据,同时给出步长参数的上界以使算法稳定。用给出的可变步长算法对FSK信号中的干扰信号进行在线分离。仿真实验结果表明,用可变步长算法分离出的信号精度达到了要求,并且与固定步长算法相比具有更快的收敛速度。

基于DSP的轨道电路移频信号测试仪设计

随着铁路技术的快速发展和列车运行速度的不断提高,准确快速地检测列车自动控制系统中轨道电路移频信号参数成为了列车安全运行的重要保证。针对现有轨道电路移频信号检测算法在检测精度和检测时间上的局限以及传统移频信号测试仪智能化的不足,采用了基于FFT的汉宁窗频谱重心校正算法,以DSP为核心进行了轨道电路移频信号测试仪的软硬件设计,并进行了测试实验,实验结果表明,该测试仪能够快速准确的自动检测出移频信号的各项主要参数。

移频信号解调算法研究与DSP实现

随着我国高速铁路的快速发展,快速准确的检测列车自动控制系统中轨道电路移频信号参数成为了列车安全运行的重要保证。针对现有轨道电路移频信号检测算法在检测精度和检测时间上的局限,以及传统测试仪在智能化上的不足,对移频信号的频谱特点进行了分析研究,基于频谱特点利用欠采样技术和汉宁窗频谱重心校正算法对移频信号参数进行了解算,并基于DSP搭建了实验平台对算法进行了移植和实测验证。实验结果表明,该算法能够快速准确地自动检测出移频信号的各项主要参数。

基于DDS Ramped FSK技术的机车信号测试系统设计

为了解决目前通用机车信号环线发送器系统复杂、价格贵,便携式机车信号发送器精度和可靠性低等问题,采用DDS Ramped FSK技术设计了一种机车信号测试系统,该系统可模拟18信息、UM71和ZPW2000移频轨道电路的信号,通过上位机控制该系统输出不同的载频和低频编码Ramped FSK信号,减小了对邻近信号设备的干扰,便于车载设备解调。该系统结构简单,输出信号稳定可靠。

ZPW-2000A移频脉冲轨道电路系统研究

阐述ZPW-2000A移频脉冲轨道电路的功能、系统构成、主要设备的工作原理。对ZPW-2000A移频脉冲轨道电路传输安全性问题,包括解决分路不良、绝缘破损检查、道岔跳线断线的列车分路检查、断轨检查、站口两端复线间横向连接线的同时设置、"绝缘单破损+列车分路侧扼流单断线"的列车分路等进行分析。