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高速铁路地震预警关键技术研究及系统设计
| 论文题名： | 高速铁路地震预警关键技术研究及系统设计 |
| 关键词： | 高速铁路;地震灾害;灾害预警;数据处理 |
| 摘要： | 随着中国高速铁路的快速发展，较小的地震也可能对正在运行的高速列车稳定性造成极大地冲击，导致危害旅客生命安全的重大事故。地震是一种发生概率较小但威胁极大的自然灾害，中国又是一个地震多发国家，所以中国高速铁路正面临地震的严重威胁。地震预警系统可以在地震发生后对区间内正在运行的高速列车进行控制，在地震破坏波到达高速铁路前对列车进行减速停车以降低损失。所以，中国高速铁路地震预警系统的发展完善十分迫切。本文对高速铁路地震预警关键技术----数据采集技术进行了研究，并设计了数据采集系统。 本研究主要内容包括：⑴介绍了高速铁路地震预警的原理及发展现状，对连续定位方法和震级计算这两项预警技术中的核心部分进行了研究，重点研究作为支撑的关键技术----数据采集技术。⑵设计了基于C/S构架的地震数据采集系统，详细描述了基于 LabVIEW的客户端设计，并提出了地震监测站的设计框架，包括电源模块、数据采集系统和时钟同步模块。⑶研制了高精度地震监测站数据采集系统，系统采用 STM32+FPGA结构。采用ES-T型三分向力平衡式加速度计作为地震信号传感器，32位ADC芯片ADS1281进行AD转换，FPGA对多通道AD数据进行并行读取，通过SPI方式将打包数据传输至STM32单片机，再由单片机移植LWIP完成以太网数据上传。⑷研制了高精度时钟同步模块，模块采用 STM32+FPGA结构。采用 DP83640完成IEEE-1588网络时钟同步协议来获取网络授时PPS时钟作为主用，UM220模块获取卫星授时PPS时钟作为备用，在FPGA内实现了基于PLL延迟的高精度时间间隔测量方法，最终利用卡尔曼滤波实现了恒温晶振频率修正及本地 PPS时钟相位修正功能。⑸对设计的采集系统及时钟同步模块进行了实验检验。检验结果表明，数据采集在200SPS下信噪比优于140dB，在实验室情况下时钟同步精度优于5ns。 |
| 作者： | 苏超 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 谭超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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