基于過采樣的軌道移頻信號檢測算法設計與實現(xiàn).pdf

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1、基于過采樣的軌道移頻信號檢測算法設計與實現(xiàn)劉鵬飛基于過采樣的軌道移頻信號檢測算法設計與實現(xiàn)劉鵬飛(綿陽市維博電子有限責任公司四川綿陽，621000)摘要：提出了一種基于過采樣的ZPw一2000軌道移頻信號檢測算法，并在高性能的單芯片微控制器STM32F405RG拍上利用該算法實現(xiàn)了對zPw一2000移頻信號的頻率全參數(shù)檢測。本文依據(jù)信號的頻域分析理論，將過采樣、zFFT頻譜細化及頻率校正技術有機結合起來，通過等波紋數(shù)字濾波器和頻率校正算法提升上下邊頻的檢測精度，利用BLACKMAN窗函數(shù)提高了調(diào)制頻率的檢測精度，具有很高的應用價值。測試結果證明，上下邊頻的檢測誤差不

2、超過±0．1Hz，調(diào)制頻率的檢測誤差不超過±O．01Hz。關鍵詞：過采樣；等波紋數(shù)字濾波器；zFFT；BLAcKMAN窗中圖分類號：u284．47文獻標識碼：ADOI編碼：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．12．236Abstract：Adetectionalgorit}lmofZPW一2000trackfrequencyshmsigllalbasedonove卜s姍plingispmposedandrealizedonhigh—perfb肌ancesinglemicmcontmⅡerSTM32F405RGT6，toachievethew

3、holeparameterfrequencydetectionofZPW一2000FSKsi卯a(chǎn)l-0nthebasisofsignalfbquencydomainanalysis，thispaperintegratedovers鋤pling，ZFFTwithfbquencycon．ectiontechnologyasawhole，impI_oVedtheupperandlowersideftequencydetectionaccuracybymeansofequirippledigitalfilter，enhancedthemodulationf}equencyp

4、recisionthmughBLACKMANwindowsandhadhighapplicationvalue．Theexperimentalresultshowsthattheupperandlowersidefbquencydetectionerroris1esstllan0．1Hz，andmodulationfrequencydetectioneⅡordoesnotexceed土0．01Hz．Keywords：oveIsampling；equidppledigitalfilter；ZFFT；BIACKMANwindowO引言現(xiàn)行的鐵路軌道電路主要采用移頻信號作

5、為列車運行控制信息，因此準確及時檢測軌道電路移頻信號參數(shù)，能夠為鐵路信號系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)保障，對鐵路行車安全和線路檢修具有重要的意義。zPw一2000型無絕緣軌道電路是在引進法國uM71軌道電路技術的基礎上結合國情進行的技術再開發(fā)，已經(jīng)被確立為今后鐵路發(fā)展的統(tǒng)一制式?。目前對軌道移頻信號的檢測多采用欠采樣方式來提高頻率分辨力，但是這種欠采樣方式也降低了信號檢測的信噪比，影響了系統(tǒng)的檢測精度和可靠性。本文綜合采用信號的過采樣，zFFT頻譜細化和頻率校正技術，提出了一種基于過采樣的zPw一2000軌道移頻信號檢測算法，并在高性能的ARMcortex—M4內(nèi)核的32位嵌

6、入式微控制器S7rM32F405RG瞞上利用該算法實現(xiàn)了對zPw一2000移頻信號的頻率全參數(shù)檢測，具有很高的應用價值。1移頻信號及其檢測難點分析1．1移頻信號zPw一2000移頻軌道電路采用相位連續(xù)的移頻鍵控(frequency—shiftkeying，即FsK)信號來實現(xiàn)信息的傳遞。移頻鍵控信號，簡稱移頻信號，是通過頻率調(diào)制的方法，把低頻信息搬到較高的載頻上，以形成振幅不變、頻率隨低頻信號的幅度做周期性變化的數(shù)字調(diào)頻信號。移頻信號的時域表達式為：以t)=Aocos[2冗?！?g(￡)](1)其中，如，={2揣Z。，麓焉㈦g(‘)212柑萬(卜￡)∥2<￡

7、)式中，A。為移頻信號的幅度^為移頻信號的載頻，4廠為移頻信號的頻偏。g(t)為移頻信號的瞬時相位，r為調(diào)制信號的周期，調(diào)制頻率六的倒數(shù)-z一。移頻信號的時域波形示意圖如圖1(a)所示。將式(1)用傅里葉級數(shù)展開，得到移頻信號的頻域表達收稿日期：2016一06—22作者簡介：劉鵬飛(1985一)，男，漢族，陜西岐山人，助理工程師，碩士，主要研究方向為鐵路電量隔離傳感器產(chǎn)品設計。·236·式為：川=魯∑二志^(")秈("砌小(3)其中，^(”)=[(m+n)(咖摯s等一芋撫等)+(一1)”(m—n)(咖竽伽等+c∞等s流等)](4)式中，m=47纜為移頻指數(shù)，n=