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基于Duffing振子的应答器上行链路信号解调研究
| 论文题名： | 基于Duffing振子的应答器上行链路信号解调研究 |
| 关键词： | 应答器;上行链路信号;Duffing振子;调制解调;功率谱熵 |
| 摘要： | 随着铁路运输速度的不断提高，列控车载设备越来越多的依靠点式应答器设备提供信息。应答器是列控系统中重要的点式车-地信息传输设备，地面应答器与列控车载设备之间的信息传输对列车的安全运行有重要影响。应答器传输系统车载部分的重要组成设备为BTM（Balise Transmission Module，应答器传输模块），其主要作用是用于产生激活地面应答器所需的高频电磁能量以及对地面应答器传输的信息进行接收、滤波、数字解调等处理。应答器报文的传输由BTM的性能决定，因此对BTM进一步研究是有必要的。然而在高速铁路复杂的电磁环境中，影响应答器上行链路信号传输的干扰因素很多，包括地面应答器接收到列控车载设备BTM天线发送的下行链路27.095MHz的高频电磁能量、强电磁干扰以及时刻产生的噪声，因此提高BTM的性能需要消除或削弱上述干扰。 本课题主要研究了噪声背景下以及27MHz信号干扰下应答器上行链路信号的解调，采用混沌Duffing振子模型完成信号的解调。Duffing振子对初始条件具有敏感依赖性，因此利用此特点来检测信号。EEMD（Ensemble Empirieal Mode Decomposition，集合经验模态分解）具有良好的局部适应性，能够从信号本身尺度特征出发对信号进行分解，可以利用此特点对信号中混入的干扰进行有效地消除或削弱。本课题将EEMD与Duffing振子系统相结合对应答器上行链路信号解调，分析了该系统的抗干扰性能。 首先，对应答器传输系统的工作原理进行了详细分析，并分析了信号的调制与解调方法。通过对信号调制方法的对比，选择利用直接数字频率合成法DDS对应答器上行链路信号调制。其次，对Duffing振子系统初始条件的敏感依赖性以及噪声对Duffing振子系统的影响进行了分析。然后，分析EEMD算法的原理，将其与Duffing振子系统相结合对应答器上行链路信号进行检测，通过对系统状态判别方法的对比分析，采用功率谱熵判别法对Duffing振子系统的状态进行判别。最后，通过建立应答器上行链路信号的Simulink仿真模型，分析了噪声背景下、高频电磁能量干扰下应答器上行链路信号的解调，通过误码率的对比得到，在相同信噪比条件下，基于EEMD和Duffing振子检测方法的误码率明显低于传统的相干、非相干解调方法。 |
| 作者： | 梁鹏飞 |
| 专业： | 检测技术与自动化装置 |
| 导师： | 张友鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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