基于过采样的轨道移频信号检测算法设计与实现.pdf

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1、基于过采样的轨道移频信号检测算法设计与实现刘鹏飞基于过采样的轨道移频信号检测算法设计与实现刘鹏飞(绵阳市维博电子有限责任公司四川绵阳，621000)摘要：提出了一种基于过采样的ZPw一2000轨道移频信号检测算法，并在高性能的单芯片微控制器STM32F405RG拍上利用该算法实现了对zPw一2000移频信号的频率全参数检测。本文依据信号的频域分析理论，将过采样、zFFT频谱细化及频率校正技术有机结合起来，通过等波纹数字滤波器和频率校正算法提升上下边频的检测精度，利用BLACKMAN窗函数提高了调制频率的检测精度，具有很高的应用价值。测试结果证明，上下边频的检测误差不

2、超过±0．1Hz，调制频率的检测误差不超过±O．01Hz。关键词：过采样；等波纹数字滤波器；zFFT；BLAcKMAN窗中图分类号：u284．47文献标识码：ADOI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．12．236Abstract：Adetectionalgorit}lmofZPW一2000trackfrequencyshmsigllalbasedonove卜s姗plingispmposedandrealizedonhigh—perfb肌ancesinglemicmcontmⅡerSTM32F405RGT6，toachievethew

3、holeparameterfrequencydetectionofZPW一2000FSKsi卯al-0nthebasisofsignalfbquencydomainanalysis，thispaperintegratedovers锄pling，ZFFTwithfbquencycon．ectiontechnologyasawhole，impI_oVedtheupperandlowersideftequencydetectionaccuracybymeansofequirippledigitalfilter，enhancedthemodulationf}equencyp

4、recisionthmughBLACKMANwindowsandhadhighapplicationvalue．Theexperimentalresultshowsthattheupperandlowersidefbquencydetectionerroris1esstllan0．1Hz，andmodulationfrequencydetectioneⅡordoesnotexceed土0．01Hz．Keywords：oveIsampling；equidppledigitalfilter；ZFFT；BIACKMANwindowO引言现行的铁路轨道电路主要采用移频信号作

5、为列车运行控制信息，因此准确及时检测轨道电路移频信号参数，能够为铁路信号系统提供可靠的数据保障，对铁路行车安全和线路检修具有重要的意义。zPw一2000型无绝缘轨道电路是在引进法国uM71轨道电路技术的基础上结合国情进行的技术再开发，已经被确立为今后铁路发展的统一制式⋯。目前对轨道移频信号的检测多采用欠采样方式来提高频率分辨力，但是这种欠采样方式也降低了信号检测的信噪比，影响了系统的检测精度和可靠性。本文综合采用信号的过采样，zFFT频谱细化和频率校正技术，提出了一种基于过采样的zPw一2000轨道移频信号检测算法，并在高性能的ARMcortex—M4内核的32位嵌

6、入式微控制器S7rM32F405RG瞒上利用该算法实现了对zPw一2000移频信号的频率全参数检测，具有很高的应用价值。1移频信号及其检测难点分析1．1移频信号zPw一2000移频轨道电路采用相位连续的移频键控(frequency—shiftkeying，即FsK)信号来实现信息的传递。移频键控信号，简称移频信号，是通过频率调制的方法，把低频信息搬到较高的载频上，以形成振幅不变、频率随低频信号的幅度做周期性变化的数字调频信号。移频信号的时域表达式为：以t)=Aocos[2冗矗￡+g(￡)](1)其中，如，={2揣Z。，麓焉㈦g(‘)212柑万(卜￡)∥2<￡

7、)式中，A。为移频信号的幅度^为移频信号的载频，4厂为移频信号的频偏。g(t)为移频信号的瞬时相位，r为调制信号的周期，调制频率六的倒数-z一。移频信号的时域波形示意图如图1(a)所示。将式(1)用傅里叶级数展开，得到移频信号的频域表达收稿日期：2016一06—22作者简介：刘鹏飞(1985一)，男，汉族，陕西岐山人，助理工程师，硕士，主要研究方向为铁路电量隔离传感器产品设计。·236·式为：川=鲁∑二志^(")籼("砌小(3)其中，^(”)=[(m+n)(咖挚s等一芋抚等)+(一1)”(m—n)(咖竽伽等+c∞等s流等)](4)式中，m=47缆为移频指数，n=