高压脉冲信号识别算法的研究

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高压脉冲轨道电路抗干扰能力强,分路灵敏度高,被广泛应用于轨面锈蚀、污垢及道碴电阻较高的区段。但在实际应用中,依然存在分路不良的问题,其中最主要的原因是信号处理实时性差,译码器抗干扰能力弱,这已经不能满足轨道电路高稳定性、高安全性的要求,如何解决这一问题已成为越来越紧迫的课题。本文针对上述缺陷和不足,使用TMS320C6748高速数字信号处理器,提高了信号处理的实时性,解决了高压脉冲轨道电路反应慢的问题;分析了影响译码器信号解析的两大因素——随机干扰和冲击干扰,结合高压脉冲信号的特点设计了巴特沃斯低通滤波器和带阻滤波器,减小了 300Hz以上的随机噪声和50Hz左右的冲击干扰对信号的影响,提高了译码器的抗干扰能力;结合现有信号识别算法的优缺点,提出了使用小波变换和互相关技术来解析信号的方法。小波变换部分,以db3为小波基对高压脉冲信号进行了6层小波分解,提取了分解后的低频分量,将其能量值作为系统输出的判断依据;互相关部分,用采集到的信号与标准高压脉冲信号做互相关计算,根据计算后波形的极值来判断系统输出。推导出了低频能量阈值、信号极值阈值与均值之间的函数关系式,系统可以根据信号大小自动设置上述阈值。使用了二取二系统输出机制,对数据进行双重校验,当两种处理方法都认为轨道未被占用时系统最终输出区段空闲的信号,其它情况均认为区段目前被占用,满足了铁路系统导向安全的原则。在不同信噪比下使用Matlab进行了滤波算法和信号识别算法的仿真,验证了算法的可靠性。最后在CCSV5.5环境下使用C语言,实现了主控模块,数据处理模块,AD采集模块,LCD显示模块,通信模块的软件编写,并将其移植到以TMS320C6748为主控制器的硬件平台上,进行了软硬件联合调试,实验得到低频能量阈值、极大值阈值、极小值阈值误差分别在8%、6%、5%以内,小于阈值设定比例25%,系统能够正确响应,满足设计需求。论文提出的设计思想和方法实现了轨道电路接收器的数字化,提高了译码器的抗干扰能力,能够改善轨道电路抗干扰能力差引起的分路不良问题。
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