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随着列车速度和密度的进一步提高,要求轨道电路能够向运行的机车、列车超速防护系统和列车控制系统传输更多的信息。对指挥行车的信号快速、准确的测试,及时地发现隐患,排除故障,保证轨道电路的正常工作,是保障机车运行安全的重要手段之一。因此,对移频轨道信号的检测方法进行研究,对保障行车安全发挥了重要的作用。如何精确、快速的检测移频轨道电路信号成为一个重要课题。
基于传统频率细化检测方法来满足轨道信号检测系统要求时,对系统硬件的速度、容量、功耗等均有较高要求。本文针对UM-71无绝缘轨道电路信号,在总结和分析国内外相关研究工作的基础上,在移频轨道信号的中心载频、低频调制频率和上下边频检测中采用了频谱修正的方法来满足检测精度的要求。
根据移频轨道信号的特点,其频谱的形状是单峰,峰值频率就是信号的中心载频,频谱上谱线的间距即为低频调制频率。本文给出了利用快速傅里叶变换(FFT)进行频谱分析的方法。在此基础上,为了保证检测精度的要求,再对得到的频谱采用比值法或相位差法进行离散频谱修正,实现了对移频轨道电路信号的中心载频和低频调制频率的检测。相对于低频调制频率,上下边频的检测要困难许多。虽然移频轨道信号的频谱是离散谱,但由于是非线性调制,峰值谱线并不对应边频频率。所以,即使每根离散谱线都能精确检测,也无法检测出上下边频。本文提出了采用滑动窗、FFT频谱分析后再次利用频谱修正来进行求解的方法,进行多组上下边频的测量,将求得的多组上下边频差的绝对值作为判断依据,找到绝对值最大的那一组数据作为上下边频检测的结果。因为滑动窗可以经历上下边频能量的各个阶段,所以该方法对参与计算数据的起始点的敏感程度较低。实验结果表明,利用该方法得到的上下边频值完全满足系统检测精度的要求。此外,本文还对频谱修正方法中的比值法和相位差法进行抗噪性能的研究。通过分析噪声对频谱修正方法精度的影响,为移频轨道信号参数的检测提供了理论上的支持,从而使得移频轨道信号参数检测方法在使用时在参数等选择问题上有了更明确的指导意义。
最后,本文以TMS320VC5509A为核心设计了移频轨道信号的参数检测系统。通过实验结果验证,该检测系统能很好地检测出信号的中心载频、低频调制频率和上下边频等信息。当信噪比在大于15dB时,检测误差均能满足系统的检测精度要求。
理论分析与实验结果表明本文所采用的方法简便、计算量小、易于实现,具有一定的理论意义和工程实用价值。