探索基于32位定点dsp的轨道电路信号接收研究

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1、北京交通大学硕士学位论文基于32位定点DSP的轨道电路信号接收研究姓名：丁小汀申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：邱宽民20071201』t塞銮堑厶堂亟±望焦论塞生童氆翌中文摘要目前国内常采用16位定点DSP及32位浮点DSP实现轨道信号的接收处理。16位定点DSP运算能力差、速度低；32位浮点DSP电路复杂、成本高。本文以ZPW-2000轨道电路为基础，研究采用32位定点DSPTMS320F2812实现轨道信号的接收处理。本文采用在理论分析、仿真的基础上，进行最小接收系统软硬件设计，最终进行测试验证的方法，完成了全文的研究内容：1

2、、对频率细化算法ZOOM．Fl可进行了理论分析和仿真，证明ZOOM．FFT可以在采样点数不变的前提下，大幅提高频率分辨率，降低采样频率，同时又能满足采样定理的要求；通过仿真ZPW．2000信号加不同窗函数后的频谱，证明海明窗和汉宁窗能够有效改善信号截断对频谱造成的干扰。解决了频谱分析中的两个主要问题。2、通过仿真比较了32位浮点、32位定点以及16位定点滤波器的实际滤波效果，以及这三种运算的FFr频谱分析效果，得出了32位定点DSP运算能力的整体评价：与32位浮点相比，32位定点运算的系数量化、舍入误差、溢出等问题对滤波和FFT的影响不大，并且比1

3、6位定点DSP的性能有所提高。3、根据大秦线主体化机车信号试验报告和西门子公司对动车组谐波电流的计算值，分析了轨道信号接收的抗干扰需求，确定将带内信噪比2：1作为信号接收设备的抗干扰指标。4、根据钢轨最小短路电流和TMS320F2812片内A，D的模拟输入电压范围，计算出输入信号的动态范围，并由此确定了32位定点运算的定标值。5、设计了双CPU比较校核的最小系统模块电路，使一片DSP芯片一并实现～D采样、译码和输出控制，简化了接收电路。6、通过硬件仿真译码实验，检验了zPw．2000信号频率指标和幅度指标的译码，验证了抗干扰性，并估算了应变时间。研

4、究过程中的软件仿真采用Matlab软件，硬件仿真测试验证采用开发板、仿真器和CCS2代码调试器。整个研究表明利用32位定点DSP实现轨道信号接收是可行的，比16位定点DSP提高了运算精度；比32位浮点DSP简化了电路，降低了成本与功耗。关键词：32位定点DSP；ZPW-2000轨道电路；频率分辨率；应变时间；抗干扰分类号：U284．2m』b塞变通厶堂亟±堂位监塞△旦塾显丛3Atpresent16-bitfixedpointDSPand32一bitfloatingpointDSPareusuallyusedinreceivingrailwaysign

5、al．However,16·bitfixedpointDSPhaspoorcomputingabilityandlowspeed，and32-bitfloatingpointDSPcomprisescomplicatedcircuitswhichresultinhi【ghcost．BasedontheZPW-2000trackcircuit，thispaperstudiedhowtoreceiveanddemodulatetherailwaysignalwith32·bitfixcdpointDSPTMS320F2812．Inthispaper,b

6、oththesoftwareandhardwareoftheminimumreceivingsystemagefirstdesignedonthebasisoftheoreticanalysisandsimulation，andthentheperformanceofthesystemistestedandexamined．Themainachievementsofthispaperareasfollows：1．AnalgorithmofzoomingspectrumcalledZOOM—F】盯isanalyzedtheoreticallyands

7、imulated．IthasbeenprovedthatZOOM—FFrcangreatlyimprovethefrequencyresolutionandreducethesamplingratewithoutincreasingsamplingnumbers，andatthesanletimemeetthesamplingtheorem．ByfrequencyspectrumsimulationofwindowedZPW-2000signal，thehammingwindowandharmwindowareprovedtobeabletoeff

8、ectivelysuppresstheinterferenceonspectrumcausedbytruncatedsig