基于参数能量谱的铁路移频解调方法研究-论文.pdf

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1、第20卷第4期铁道运营技术Vo】．2ONO．42014年10月RailwayOperationTechnologyOCtOber2014基于参数能量谱的铁路移频解调方法研究黄斌(柳州铁道职业技术学院，讲师，广西柳州545007)摘要：介绍了铁路移频信号的特点，提出了一种基于参数能量谱的铁路移频解调新方法，该方法首先检测移频信号的载频大小，然后对信号进行参数能量谱相减。通过MATLAB软件进行了仿真，结果表明该方法能有效地滤除相应边频，可以通过低通滤波求取低频包络信号，进而可以求出低频信息，具有一定的应用参考价值。关键词：移频信号；能量谱；解调；MATLAB中图分类号：TP391．9

2、文献标识码：A文章编号：1006—8686(2O14)0055-03铁路移频信息是通过两根钢轨传输的列车运行信号。即通过频率调制的方法，把低频调制信号控制信息“。目前，我国铁路干线普遍采用了(厂d)搬移到较高频率(载频f0)上，以形成振幅不变、ZPW～2000A型移频无绝缘自动闭塞系统，频率随低频信号的幅度作周期性变化的调频信号。ZPW一2000A无绝缘轨道电路作为铁路运输基础安设键控信号为低频调制信号．厂(t)，周期为T，时间表全设备，已经被确立为今后铁路发展的统一制式。示式为：该无绝缘移频上行线选用了4个较高的载频信号，每一种频率又分为一1系和一2系，这样共有8种载频={㈩信号

3、。其中，下行线采用1700Hz、2300Hz的一1系其中A为方波的振幅，低频调制信号输出低电和一2系交替配置，而上行线采用2000Hz、2600Hz位时，载频f0向下偏移△f(称为频偏)，为f0一△f即n，的一1系和一2系交替配置，频偏是±11Hz。低频从称为下边频；当低频调制信号输出高电位时，载频f010-3Hz到29Hz，按1．1Hz等差递增，共18种低频，每种低频表示一种信息，信息量越多，列车行车监控向上偏移△f，为fO+Af即fh，称为上边频[7]。移频信记录装置(LKJ)或列车超速防护装置(ATP)就可以号受低频信号的调制而作下边频和上边频交替变从地面获取更多信息，控制过

4、程越精密、越安全。化，两者在频率切换处相位连续并且单位时间内变由于其上下边频频差小，使对其实时高精度检测具化的次数与低频调制信号的频率相同[2]。经过f有很大困难。(t)调制后，移频波的角频率和频率偏移量为Af=KAI目前对铁路移频信号解调方法主要在时域(参27r，其中K为移频发生器的灵敏度，单位为Hz／V。考文献[5]，[6])与频域(参考文献[2]，[4])之间，这移频波的瞬时角频率变化为：些方法不是灵活性差、可靠性不高，就是运算量大、<实时性不高。为此需研究一种新的解调方法为铁路=【n一△(【，T／4

5、)J()d：∞。+J／of()dr3)=∞nt+g()移频信号采用相位连续的移频键控(简称FSK)基金项目：广西壮族自治区教育厅科学技术研究项目(项目号：2013YB357)55第2O卷第4期铁道运营技术Vo1．20No．42014年10月RailwayOperationTechnologyOctober2014可见，连续相位频率调制是非线性调制，不是低g(t)=Jt)dt频信号频谱的简单搬移。其平均功率谱密度随频率rA∞．t—T／4

6、号占用带宽它是一个周期为T的周期函数，而且g(t)=g(t+窄，能量集中且损失小。因此可采用能量谱法对铁nT)，因此移频波的表达式为：路移频进行解调处理。5(t)：A。COS[。t+g(t)](5)列控载频和调制频率承载了重要信息，载频可2参数能量谱减法以判定列车运行的上下行线，低频代表了某种速度信息。移频信号的波形如图1所示。谱减法(参考文献[9]，[10])是目前最常用的音频增强技术之一，其特点是运算量较小，易于实时实l现。它假定音频信号中的两种信号是相互独立的，i，＼，、八AAAAAAA／＼八jl『＼i~AAAAAA从原始音频信息的功率谱中减去另一种信号功率VVVVVVVV1

7、VVY,VVVVVl／lf∞】谱，从而得到较为纯净的一种信号频谱。一．△，)．．+△，)．五2．1基本谱减算法如果设S(n)为期望信号，n(1"1)图1移频信号波形为非期望信号，Y(n)为移频信号，其中n=l，2，⋯，N，将(1)式用傅里叶级数展开，再经一系列数字变有：换可导出：v(n)=s(n)+n(n)(12)．s(t)=Ao』A1(t)+(一1)A2(t)1用，s，M分别表示Y(n)，s(n)，n(n)的傅里叶7r【—rj(6)变换，则可得=+Ⅳ^。两边取平方可