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原文传递钢轨中的超声波通信研究

论文题名：	钢轨中的超声波通信研究
关键词：	超声波通信;断轨实时检测;GPRS网络;延时幅移键控;调制解调
摘要：	基于超声波的断轨实时检测系统是一种无轨道电路情况下能够对轨道状态进行实时检测的装置，对保证行车安全意义重大。超声波实时断轨检测系统分为采集和通信两个子系统。本文主要研究超声波实时断轨检测系统的通信子系统。现有的断轨检测系统主要通过屏蔽电缆、GPRS网络实现通信。但是屏蔽电缆易断，不易维护，且长距离传输成本高；GPRS网络在隧道等没有信号的地方无法正常通信。基于以上缺陷，本文研究利用超声波进行通信的通信系统。　　本文针对超声波在钢轨中传输信号时产生拖尾且只传输少量的断轨信息的情况，确定了通信系统采用延时2ASK技术进行调制的方案，并设计了延时2ASK调制以及采用相关运算进行解调的算法。在Simulink中加入高斯白噪声对算法的误码率进行建模仿真，结果显示,当信噪比大于15dB时仿真的误码率均为0,表明本文设计的调制解调算法可行。通信系统采用通信发射单元和通信接收单元交替安装的整体通信方案。为了降低外围电路的复杂度，本文利用软件实现了调制解调算法、通信发射单元、中间通信单元、通信接收单元以及上位机的程序设计。本文在实验平台上对通信系统的误码率以及理论传输速率进行了实验验证，结果表明，延时2ASK技术在达到100bps数据传输速率的同时误码率为零。　　本通信系统能够在信号有拖尾且传输少量断轨信息，通信不频繁的场合，使信息在钢轨中进行有效的传输，解决了断轨检测系统在山区、隧道等没有信号的地方无法使用无线设备进行通信的问题，有利于降低实现难度和电路复杂度，可为利用超声波实现钢轨中的通信提供参考。
作者：	张艳婷
专业：	电路与系统
导师：	杨媛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文