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自适应滤波算法在轨道电路FSK信号解调中的应用与研究
| 论文题名： | 自适应滤波算法在轨道电路FSK信号解调中的应用与研究 |
| 关键词： | 轨道电路;自适应滤波算法;频移键控;信号解调;仿真平台 |
| 摘要： | 随着列车运行速度越来越快,对铁路安全也提出了更高的要求。轨道电路作为一种可靠较高的铁路基础设备,广泛的应用于各国铁路系统中。轨道电路FSK(Frequency Shift Keying,频移键控)信号作为轨道电路中主要的传输信号,对该信号的准确的解调是保证行车安全的前提条件。目前对轨道电路 FSK信号的解调主要利用基于快速傅立叶变换的频谱分析法来完成,但该方法对低频调制频率的解调精度不高,若提高精确度则会影响信号解调的实时性。因此需要研究一种可靠、准确并且抗干扰性好的解调方法来实时完成对轨道电路FSK信号高精度的解调。 本文基于自适应滤波器对非期望信号不敏感的特点,将自适应滤波引入轨道电路FSK信号解调中。利用自适应滤波技术解调精度高、实时性好的优势以及频谱分析法抗干扰性强,并且能够准确得到 FSK信号载频信息的优点,建立解调模型实现对轨道电路FSK信号的解调。 首先,阐述了轨道电路 FSK信号的原理和时频特性,分析现有解调技术的优势以及不足。通过分析自适应滤波技术的原理,针对传统LMS(Least Mean Square,最小均方)算法在迭代步长取值中的缺陷,引入VS-LMS(Variable Step-Least Mean Square,变步长最小均方)算法,并对比分析两种算法的滤波性能。 其次,将频谱分析法与自适应滤波技术相结合,建立对轨道电路 FSK信号的解调模型。利用频谱分析法得到系统输入信号的载频信息,并以其中一个边频作为自适应滤波系统的期望信号,通过提取输入信号的一个载频分量还原调制方波,经过计算后得出调制频率,实现信号的解调。 最后,利用 Matlab仿真平台,分别在高斯白噪声与正弦噪声情况下,实现对国产移频和ZPW-2000A两种制式轨道电路FSK信号的解调。分析解调结果,与铁路信号分级策略中的信号标准进行对比。仿真结果证明该方法实时性好、抗干扰能力强、解调精度高,对弥补现有解调技术的不足,实现对轨道电路 FSK信号实时高精度的解调有一定的现实意义。 |
| 作者： | 孔德龙 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 王瑞峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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