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便携式车地通信检测仪的研究与设计
| 论文题名： | 便携式车地通信检测仪的研究与设计 |
| 关键词： | 车地通信检测仪;环线信号;频移键控;耦合天线;数字化解调 |
| 摘要： | 车地通信（TWC）系统分为车载和轨旁两种类型，在自动列车控制（ATC）信号系统中属于非安全通信子系统，能在车载设备与轨旁设备之间进行数据信息传输。检测装置能够减少通信系统故障发生率，本文研究并设计了便携式车地通信轨旁检测仪器，可更加便捷地开展轨旁信号检测，为城市地铁通信系统的维护提供检测设备和检测手段，提高通信系统维护的工作效率，降低维护成本，减少TWC故障，提高上海二号线地铁的运营质量。 因上海地铁二号线的车地通信采用感应环线通信，上海地铁二号线目前面临的问题是;采用了FSK技术，轨旁的信号幅度达到20-100伏特，而车载感应环线的信号幅度仅有0.1-1.5伏特，轨道电路工作时存在信号干扰。 本论文针对上述问题，设计一套便携式车地通信检测仪。论文通过对环线信号的采集和分析，将TWC传输的频移键控（FSK)信号进行质量分类，设计耦合天线接收通信信号，制作放大、滤波电路处理信号，并解调成数字信号，对信号幅度、频率偏差、误码率参数进行分析研究、分类，按照信号质量匹配模板，给出轨旁系统工作状况，如果有异常，则可以根据分类模板实现告警和预警，该检测仪内嵌以ARM为平台，C语言为编程语言，对数据进行采集、分析、解调、检测的嵌入式系统。论文的主要研究工作有以下三个方面： （1）耦合天线的设计：系统将采用无源耦合天线作为监测探头，放置在环线的末端（靠近车头停站一侧）。耦合天线频率响应是研究的重点。本论文研究参照现有TWC车载天线，根据其原理、参数进行重新设计，并采用“三防”材料确保现场环境应用。同时天线与检测仪端口采用标准工业设计，便于拔插。 （2）便携式检测仪的设计：在现有NI系统的基础上，对设备、软件进行重新设计，系统将采用嵌入式硬件平台，通过C语言编程，将算法移植到检测仪上，本算法将原有信号发送部分剔除，直接采用监测模式实现。仪器带有网络接口、蓝牙模块和GPRS模块，同时带有与耦合天线连接的专用接口，以实现检测的需要。 （3）基于DHT的FSK数字化解调算法研究。 本论文研究的检测仪可以做到对轨旁系统的性能的便捷检测。轨旁发送数字编码，调制成FSK信号，经轨旁系统后，通过本系统耦合天线接收，放大、滤波并解调成数字信号；同时计算信号的幅度、频偏以及误码信息，通过特殊算法与信号模板匹配给出轨旁信号系统故障。 便携式车地通信检测装置的研究与设计在国内研究还不多，研究与设计便携式车地通信检测仪具有理论与实践意义，产品研究与设计成功后具有一定的市场前景。 |
| 作者： | 杨庆 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 陈强;梁鉴如 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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