ZPW2000型移频信号检测技术研究与实现.pdf

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1、２０１４年仪表技术与传感器２０１４第１２期ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＮｏ．１２ZPW2000型移频信号检测技术研究与实现１１２刘小春，张蕾，刘三帅（1．湖南铁道职业技术学院铁道供电与电气学院，湖南株洲412001；2．株洲南车时代电气股份有限公司，湖南株洲412001）摘要：为准确及时地检测出ＺＰＷ２０００型移频轨道电路信号的参数，根据其频谱的单峰特性，采用欠采样技术和快速傅里叶变换（ＦＦＴ）解调算法，来降低采样频率和提高频率分辨率；通过汉宁窗离散频谱比值校正技术，减小了时域截断和非整周期采样所产生的频谱误差

2、，使检测的频率参数准确性有很大提高。最后设计了基于ＤＳＰ的移频信号检测平台，经多次试验，实现了移频信号的载波频率、低频调制频率以及频偏的在线准确检测，取得了预期的效果。关键词：移频信号；欠采样；ＦＦＴ；比值校正；ＤＳＰ中图分类号：ＴＰ２１６文献标识码：Ａ文章编号：１００２－１８４１（２０１４）１２－０１１４－０４DetectionTechnologyResearchandImplementationofZPW2000FrequencyShiftSignal１１２ＬＩＵＸｉａｏ－ｃｈｕｎ，ＺＨＡＮＧＬｅｉ，ＬＩＵＳａｎ－ｓｈｕａｉ（1．Pr

3、ofessionalTechnologyCollege，ElectricalEngineeringDepartmentofHunanRailway，Zhuzhou412001，China；2．ZhuzhouCSRTimesElectricCo．，Ltd．，Zhuzhou412001，China）Abstract：ＴｏｄｅｔｅｃｔＺＰＷ２０００ｔｒａｃｋｃｉｒｃｕｉｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔｓｉｇｎａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ｗｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ－ｔｉｃｓｏｆｕｎｉｍｏｄａｌ，

4、ｕｓｉｎｇｕｎｄｅｒｓａｍｐｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＦＦＴｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；Ｔｈｒｏｕｇｈｈａｎｎｉｎｇｗｉｎｄｏｗｄｉｓｃｒｅｔｅｓｐｅｃｔｒｕｍｒａｔｉｏｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｅｒｒｏｒｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｔｒｕｎｃａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｅｒｆｅｃｔｐｅｒｉｏｄｓａｍｐｌｉｎｇｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅａｃｃ

5、ｕｒａｃｙｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｔｅｃｔｅｄｗａｓｇｒｅａｔｌｙｉｍ－ｐｒｏｖｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎＤＳＰｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｍａｎｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｈａｓｒｅａｌｉｚｅｄａｃｃｕｒａｔｅｏｎｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔｓｉｇｎａｌ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｒｅｓｕｌｔ

6、ｓｈａｖｅｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄ．Keywords：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔｓｉｇｎａｌ；ｕｎｄｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ；ＦＦＴ；ｒａｔｉｏｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；ＤＳＰ0引言由文献［２］可知，其时域表达式为：［１］ＺＰＷ２０００移频轨道电路是移频自动闭塞系统的重要设S（t）＝A０ｃｏｓθ（t）＝A０ｃｏｓ［ω０（t）＋g（t）］（１）备之一，定期测量移频轨道电路信号参数，不但是考核线路质式中：A０为移频信号的幅度；ω０为载频角频率。量是否达标的必要手段，而且也是保证行车信号准确可靠，确TTΔωt－＜t＜保列车安全运行的重要条件。随着铁路

7、技术的发展和行车密４４g（t）＝∫kf（t）ｄt＝度的增加，铁路系统对移频轨道电路信号检测的要求越来越Δω（T－t）T＜t＜３T２４４高。铁路电务部门对移频轨道电路信号的检测，希望有较高的式中Δω为移频信号的角频偏。频率分辨率。因此，急需研究新的移频轨道电路信号检测算法移频轨道电路信号检测就是要检测出载频频率f０，低频调与仪器。制频率信息f１＝１／T，频偏频率Δf＝Δω／２π．由于S（t）是周期信移频信号的检测方法包括时域法与频域法。时域法抗干号，则将式（１）用傅里叶级数展开，导出移频信号的频谱表达扰能力差，无法准确检测；频域法抗干扰能力

8、强，但采样点多时［２］式：运算量较大，实时性差。文中在频域检测算法基础上，采用欠∞A０１ππ采样技术和离散频谱校正算法实现了对ＺＰＷ２０００型移频信号S（t）＝∑２２［（m＋n）（ｓｉｎmｃｏ