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　　提出了基于Z-FFT變換解調(diào)站內(nèi)ZPW-2000A軌道電路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)閉環(huán)電碼化機(jī)車信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。該設(shè)計(jì)以雙路TMS320F2812的DSP為硬件核心，雙路DSP同時(shí)經(jīng)過(guò)Z-FFT變換解調(diào)出低頻和栽頻信號(hào)，通過(guò)DSI的SPI口實(shí)時(shí)對(duì)解調(diào)出的信息進(jìn)行比較，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　1 系統(tǒng)的整體工作原理

　　車站閉環(huán)電碼化系統(tǒng)由電碼化發(fā)送設(shè)備、傳輸通道、電碼化檢測(cè)設(shè)備和道旁單元等構(gòu)成，如圖1所示。發(fā)送設(shè)備將疊加的ZPW-2000A軌道電路信號(hào)和25 Hz相敏軌道電路信號(hào)通過(guò)傳輸通道發(fā)送到軌面，控制列車安全運(yùn)行。檢測(cè)設(shè)備通過(guò)傳輸通道，采集軌面的疊加信號(hào)，并與解調(diào)前的ZPW-2000A軌道電路低頻和載頻信號(hào)進(jìn)行比較，并把檢測(cè)后的信息傳給聯(lián)鎖設(shè)備和維護(hù)終端，若不一致，給出報(bào)警信息。

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　　2 車站閉環(huán)電碼化檢測(cè)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

　　車站閉環(huán)電碼化檢測(cè)設(shè)備的主要功能是軌道電路信號(hào)解調(diào)。下面介紹解調(diào)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。

　　2.1 硬件實(shí)現(xiàn)

　　硬件實(shí)現(xiàn)總體框圖如圖2所示。采用了TI的TMS32F2812處理芯片，主頻達(dá)150 MHz，時(shí)鐘周期為6.67 ns，SPI串口;兩個(gè)16 kbit SARAM模塊。由于Z-FFT變換中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量比較大，內(nèi)部SRAM不能滿足要求，外擴(kuò)了兩塊 SRAM(CY7C1901 AV3.3)，CYTC1901Av3.3是一款16Mbit的高速靜態(tài)RAM，工作電壓位3.3 V與DSP的端口工作電壓一致，最大訪問(wèn)時(shí)間10 ns。同時(shí)由于內(nèi)部A/D采樣誤差較大，為提高系統(tǒng)頻率的分辨率用外部A/D進(jìn)行信號(hào)采樣。AD7865是一款快速、低功耗、4通道、14位同時(shí)采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為±10 V、±5 V或±2.5 V，且輸入有過(guò)壓保護(hù)。硬件電路采用雙路DSP解調(diào)站內(nèi)軌道電路信號(hào)，提高系統(tǒng)的可靠性。

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　　2.2 算法實(shí)現(xiàn)

　　由于FSK信號(hào)是帶通信號(hào)，為了提高系統(tǒng)的分辨率用欠采樣技術(shù)和Z-FFT變換實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)。

　　2.2.1 欠采樣分析

　　根據(jù)Nyquist帶通信號(hào)采樣定律，欠采樣的頻率滿足式(1)和式(2)。

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　　其中，K為頻率偏移常數(shù)，頻帶B=(fh-fl)/2;fh為帶通信號(hào)的上邊頻;fl為帶通信號(hào)下變頻。

　　根據(jù)上述分析可得出ZPW-2000A軌道電路載頻頻率和采樣頻率對(duì)應(yīng)如表1所示。

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　　2.2.2 Z-FFT分析

　　圖3為Z-FFT工作原理框圖。

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　　Z-FFT就是把感興趣的頻譜進(jìn)行細(xì)化，具體的工作步驟為：

　　(1)將感興趣的的信號(hào)頻譜進(jìn)行搬移，將fl搬移到零點(diǎn)，fh搬移到fh-fl。

　　(2)根據(jù)感興趣的信號(hào)頻譜帶寬設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，低通數(shù)字濾波器的截止頻率應(yīng)大約fh-fl，小于重載采樣頻率的1/2。

　　(3)對(duì)已經(jīng)縮小范圍的信號(hào)，進(jìn)行重新采樣，每隔K(K

　　(4)FFT變換。

　　圖4和圖5是站內(nèi)閉環(huán)ZPW-2000A軌道電路信息頻率細(xì)化前后的頻譜圖，載頻為1700Hz，低頻為10.3Hz。

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　　3 軟件流程圖實(shí)現(xiàn)

　　由于Z-FFT算法中FFF變換的長(zhǎng)度為4 096，要對(duì)TI提供的1024點(diǎn)的FFT算法庫(kù)作修改，改成4 096點(diǎn)的FFT變換。

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　　4 數(shù)據(jù)分析

　　站內(nèi)閉環(huán)電碼化ZPW-2000軌道電路信號(hào)檢測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)如表2所示。

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　　從表2的數(shù)據(jù)可以看出，載頻的分頻分辨率<0.3 Hz，低頻的頻率分辨率<0.15 Hz，均滿足相關(guān)規(guī)定。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　本設(shè)計(jì)是對(duì)站內(nèi)閉環(huán)電碼化ZPW-2000A軌道電路信號(hào)檢測(cè)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)軌道電路的閉環(huán)檢測(cè)，保證列車在站內(nèi)安全運(yùn)行。同時(shí)在設(shè)計(jì)中采用了雙機(jī)熱備，滿足鐵道部規(guī)定的故障導(dǎo)向安全的要求。