基于跳频通信技术远程无线开关控制系统研究与应用

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1、基于跳频通信技术的远程无线开关控制系统研究与应用钮承新：兰州铁路安全监督管理办奢室机辆验收室，高级工程师，甘肃兰州，7~0000宋小齐：兰州铁路局总工程师室，高级工程师，甘肃兰州，730000摘要：为实现远程无线控制高压开关系统可靠控制，应用无线跳频通信技术，设计并研制适合于电气化铁路接触网隔离开关控制的无线跳频通信控制系统，使无线跳频通信技术为电气化铁路接触网隔离开关自动化控制创造条件。关键词：电气化铁路；跳频通信；远程无线控操作和视频图像传输的问题，使接触网隔离开关实现遥制；高压开关系统控、遥信、遥测、遥视

2、的功能。1无线跳频通信的基本原理1．1无线扩展频谱通信扩展频谱通信(SpreadSpectrumCommunications，SSC)简称扩频通信，是指在普通的通信系统中再加入电气电化铁路接触网采用高压隔离开关作为分段供、隔离带电区段的设备，主要用于接触网锚段扩频调制和解调的一种通信方式。其特点是实际用于传关节、关节式分相、车站接触网货运线、机车整备线等输信息的信号带宽远远大于欲传输信息本身的带宽。由场所。由于高压隔离开关多数采用人工手动操作，使用于扩展了信号频谱，使扩频通信具有一系列独特的优效率非常低，安全性

3、较差，制约了接触网高压隔离开关点，如抗干扰能力强，信号隐蔽，保密性强，截获率自动化控制水平的提高。为了实现接触网隔离开关远距低。目前在通信领域尤其是军事通信和电子对抗中广泛离无线控制，开展远程无线高压开关控制技术研究，应采用抗干扰技术，大多数的通信抗干扰技术体系都是以用无线跳频通信技术，解决接触网隔离开关的无线控制扩展频谱技术为基础建立起来的。基金项目：铁道部科技研究开发计划(2009G007一F)。一39．1．2无线跳频通信技术跳频(FrequencyHopping，FH)通信技术是指一个普通的窄带通信系统，

4、其中心频率在不断发生变化，形成跳频通信。跳频系统是使信号的载频由伪随机PN(PseudoNoise)码序列控制，在一个很宽的频率范围内不断地随机离散跳变，因此跳频调制后输出的信号形成频谱的扩展方式，即扩频(SpredingSprctrum，SS)方式。跳频与扩频组成跳频系统(FH—SS)，因FH—SS技术具有优良的抗干扰性能而被应用于军事、移动、雷达和声纳通信技术领域。跳频系统与常规的通信系统相比，最大的差别在于图2跳频通信系统的时频矩阵跳频通信系统的载波频率是跳变的。因为跳频通信系统通过跳频通信系统的时频矩阵

5、图，可以看到一个跳是用伪随机PN码序列选择信道载频，所以跳频信号虽然频通信系统的工作方式。图2所示该跳频系统有8个工作覆盖一定的带宽，但任意时刻发送一个相对窄带的瞬时频点，频率跳变的次序，3，f1，f5，f7，f4，f8，f2，信号。跳频通信系统组成见图1。f6。在每个跳频周期中，一个频率有可能多次出现，一个跳频通信系统的跳频点数从几十个到几千个不等，跳频点数实际就是该系统的处理增益。图2中，两个相邻频率的最小频率差为最小频率间隔，跳频系统的当前工作频率和下一跳工作频率之间的最小频差为最小跳频间隔，一般在使用时

6、，最小跳频间隔都要大于最小频率间隔，以避免连续几个跳频时刻都受到干扰。2无线跳频通信系统的应用图1跳频通信系统组成原理在图1中，发送端由PN码发生器控制频率合成器，2．1无线跳频通信控制系统组成产生按规律跳变的载频，然后对信号源进行调制，从而无线跳频通信控制系统主要由控制中心、隔离开关产生一定频带的跳频信号。在接收端，在同步系统的控控制机构、摄像机、执行端(RTU)等组成，其中控制制下，使收发双方的伪随机PN码同步，产生与发射端相中心由计算机、无线网络跳频输出装置等设备组成。上同的PN码序列，从而使本地的频率合

7、成器产生与发射端述设备组成计算机无线局域网。高压隔离开关的远程操跳变规律相同的频率，经混频器后得到中频信号，对此作和视频系统构成见图3。中频信号进行解调，即可恢复出发射端发送的信息。对在图3中，控制中心通过无线网络电台与各被控隔干扰信号而言，由于与本地频率合成器产生的频率不相关，不能进入中频信号，因此不能对跳频通信系统形成干扰，从而达到抗干扰的目的。从图1中可以看到，跳频通信系统的核心部分是跳频序列发生器、频率合成器和跳频同步器。1．3跳频通信时频矩阵图跳频系统的频率随时间变化的规律称为时频矩阵图(也称跳频图案

8、)，跳频通信系统跳变规律可以通过时频矩阵图表示(见图2)。图3隔离开关远程无线跳频控制系统构成(：cH

9、NESERA／LWAKS2o’’，08．40．离开关处的RTU构成一个无线局域网络，控制中心通过点使用过程中，一台设置为主站(安装在中控室)，另该无线局域网络完成控制中心和RTU间的运动信息与隔一台设置在执行端(安装在远端，如货场)。控制中心离开关视频图像的远程传输。(主站)和执行端