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基于Duffing振子的应答器上行链路信号解调方法的研究
| 论文题名： | 基于Duffing振子的应答器上行链路信号解调方法的研究 |
| 关键词： | 铁路运输;Duffing振子;应答器;上行链路;信号解调 |
| 摘要： | 随着列车运行速度的提高、运行密度的加大,铁路运输对列车控制系统安全性和可靠性提出了更高的要求。为了保证列车安全运行,地面控制中心与车载必须实时互相传输可靠信息,而应答器上行链路信号是地面应答器向车载设备传输的重要行车信息,对其实时准确地解调译码,是实现行车安全的前提。由于铁路环境比较恶劣,应答器上行链路信号传输过程中受到强烈噪声的影响,导致车载设备接收到的应答器上行链路信号比较微弱。目前对应答器上行链路信号检测方法的思想是在试图滤除噪声的基础上检测有用信号。这些方法的缺点是在消除噪声的同时,削弱了有用信号,且检测精度很大程度上依赖于滤波器的性能,检测精度随着噪声的增大而降低。 本文基于 Duffing振子系统对噪声免疫以及对周期小信号敏感的优良特性,将Duffing振子检测系统应用到应答器上行链路信号解调中。以Matlab软件为仿真平台建立了双Duffing振子解调模型,实现了对应答器上行链路信号的解调仿真。 首先,阐述了应答器系统的工作原理,分析了应答器上行链路信号的特点,并对现有应答器上行链路信号的解调方法进行分析。根据应答器上行链路信号的特点,基于直接数字频率合成法的原理,建立了应答器上行链路信号的调制模型。 其次,介绍了Duffing振子的动力学特性,对Duffing方程的一般模型进行了改进,使之可以检测任意频率信号,并分析了改进后Duffing振子系统对微弱正弦信号的检测原理。在对常用混沌系统相图状态判别方法阐述的基础上,分析了各种判别方法的优缺点。重点对 Lyapunov指数判别法进行了研究,并分别对已知动力学方程和已知时间序列两种条件下的Lyapunov指数的计算方法进行了分析。 最后,结合Duffing振子发生相变的条件与应答器上行链路信号的特点,给出了应答器上行链路信号 Duffing振子解调法的步骤。利用 Matlab/Simulink仿真软件建立双Duffing振子解调模型,分别对在无噪声背景、27.095MHz下行链路信号干扰、高斯白噪声背景及有色噪声背景下的应答器上行链路信号的Duffing振子解调法进行实验仿真分析,并与相干解调法、非相干解调法进行比较。实验结果表明应答器上行链路信号Duffing振子解调法是可行的,并且该方法具有较高的检测精度和很好的抗噪性能。 |
| 作者： | 张宏雁 |
| 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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