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基于通信信号的高速列车隧道定位方法
| 论文题名： | 基于通信信号的高速列车隧道定位方法 |
| 关键词： | 高速铁路;通信信号;高速列车;定位技术 |
| 摘要： | 甬温线列车追尾、兰新铁路列车撞人均造成重大人员伤亡和财产损失，给铁路部门和国家政府敲响了警钟，提高了列车全程定位的迫切需求。然而中国新建的高速铁路桥隧比普遍在85%以上，因此解决高速列车在隧道内的高精度定位问题具有重大研究价值与广泛应用前景。实现高速列车隧道内高精度定位，可以有效补足列车全程定位的缺口，提高运行效率实现智能调度，最大限度减少事故发生的概率，达到让高速列车安全运行的目标。 本文研究基于通信信号的高速列车隧道定位方法，有效解决了铁路无线电频率使用许可申请难，雷达定位信号对列车通信信号产生干扰的问题。本文针对高速列车全程定位的需求，研究隧道内高精度、高可靠的定位方法与技术，突破定位信号与通信信号兼容性的问题，完成的主要工作如下： 1．研究了通信信号的信号特征以及多普勒测速原理。重点分析了数字通信中通信信号时域特征的提取方法，研究了多普勒效应以及多普勒测速原理，归纳出有多普勒时通信信号的一般表达方式。 2．分析了隧道内背景杂波的特性并研究给出杂波抑制的方法。分析了背景杂波主要由天线的发散性和旁瓣特性产生，归类研究各类背景杂波的特性，使用天线的正交极化技术有效抑制背景杂波。 3．研究了基于通信信号的高速列车定位方法。通过数字正交解调获取通信信号的频率特征，研究出基于通信信号的多普勒测速算法。通过搜索并找到多普勒频率为零的时刻，得到列车经过信标的时刻，实现高速列车在隧道内的高精度定位。 4．设计了基于通信信号的高速列车隧道定位系统总体方案。列车定位系统由定位器和极化扭转信标组成，定位器的双通道结构能满足收发信号的下变频、模数转换以及正交解调要分别同源的需求，极化扭转信标能满足抗杂波特性的需求。 5．搭建了方案验证平台并通过外场实验验证了列车定位系统的可行性。搭建了由GNU Radio和USRP B210外设构成的列车定位系统实验平台，通过该平台发射通信信号并接收由信标返射的回波信号，完成多普勒频率解调并找到多普勒频率为零的时刻，即行驶的列车经过信标的时刻，实现高速列车的定位需求。 |
| 作者： | 王鹏飞 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 张扬;徐成节 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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