列車(chē)多普勒測(cè)速信號(hào)處理方法研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-04-19 16:37
隨著近年來(lái)高速列車(chē)的普及,高精度的列車(chē)測(cè)速裝置顯得越發(fā)重要。傳統(tǒng)接觸式測(cè)速方式直接安裝在列車(chē)輪對(duì)上,由于車(chē)輪打滑或空轉(zhuǎn)會(huì)造成測(cè)速精度低、可靠性差的缺點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)接觸式測(cè)速方式的不足,非接觸式的多普勒測(cè)速方式逐漸被重視。多普勒測(cè)速裝置安裝在列車(chē)底部,依據(jù)多普勒效應(yīng)通過(guò)檢測(cè)發(fā)射波與回波的差頻信號(hào)來(lái)獲取車(chē)速。這種方式的測(cè)速精度高,實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性好。本文主要完成對(duì)列車(chē)多普勒測(cè)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究以及測(cè)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)兩部分。主要研究?jī)?nèi)容包括:首先,對(duì)非接觸多普勒測(cè)速的方法與原理進(jìn)行研究,分析了以連續(xù)波為發(fā)射波的多普勒測(cè)速信號(hào)特點(diǎn),找到多普勒頻率與列車(chē)速度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)研究了列車(chē)車(chē)載多普勒測(cè)速實(shí)現(xiàn)的基本方法。其次,進(jìn)行多普勒測(cè)速信號(hào)的處理算法研究。首先研究了經(jīng)典與現(xiàn)代譜估計(jì)中的典型算法,重點(diǎn)研究了多普勒頻率提取的算法。研究選用Burg算法作為測(cè)速系統(tǒng)的最優(yōu)處理算法。同時(shí),對(duì)多普勒測(cè)速信號(hào)的異,F(xiàn)象進(jìn)行分析,研究了基于Burg法的兩種改進(jìn)算法。并且實(shí)現(xiàn)了多普勒測(cè)速信號(hào)的FIR濾波。然后,對(duì)高速列車(chē)測(cè)速誤差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,研究了應(yīng)用于多普勒測(cè)速信號(hào)的參數(shù)選擇方法。最后,針對(duì)列車(chē)測(cè)速系統(tǒng)的高精度與...
【文章來(lái)源】:北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:93 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景與意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 列車(chē)測(cè)速技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.2 多普勒測(cè)速技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.3 多普勒測(cè)速信號(hào)的處理方法研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
2 列車(chē)多普勒測(cè)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
2.1 非接觸多普勒測(cè)速的方法與原理
2.1.1 多普勒測(cè)速原理
2.1.2 連續(xù)波多普勒測(cè)速信號(hào)分析
2.1.3 列車(chē)車(chē)載多普勒測(cè)速方法
2.2 多普勒測(cè)速信號(hào)的處理算法研究
2.2.1 經(jīng)典譜估計(jì)
2.2.2 現(xiàn)代譜估計(jì)
2.2.3 多普勒頻率提取算法
2.2.4 測(cè)速信號(hào)的異常分析
2.2.5 Burg算法的改進(jìn)
2.2.6 測(cè)速信號(hào)的濾波方法
2.3 多普勒測(cè)速信號(hào)的變參數(shù)測(cè)速方法研究
2.3.1 高速列車(chē)測(cè)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
2.3.2 應(yīng)用測(cè)速信號(hào)的參數(shù)選擇方法
2.3.3 一種變參數(shù)測(cè)速方法
2.4 多普勒測(cè)速系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)研究
2.5 本章小結(jié)
3 列車(chē)多普勒測(cè)速信號(hào)的仿真實(shí)驗(yàn)
3.1 信號(hào)譜估計(jì)算法仿真
3.1.1 經(jīng)典譜估計(jì)仿真
3.1.2 現(xiàn)代譜估計(jì)仿真
3.2 多普勒頻率提取算法仿真
3.3 Burg算法對(duì)比仿真
3.3.1 Burg改進(jìn)算法仿真
3.3.2 不同階數(shù)下Burg算法仿真
3.4 變參數(shù)測(cè)速方法仿真
3.4.1 參數(shù)選擇仿真
3.4.2 變參數(shù)仿真
3.5 本章小結(jié)
4 列車(chē)多普勒測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 測(cè)速系統(tǒng)原理樣機(jī)搭建
4.2 測(cè)速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
4.2.1 射頻模塊設(shè)計(jì)
4.2.2 DSP信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)
4.2.3 硬件電路設(shè)計(jì)
4.3 測(cè)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.3.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境
4.3.2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)
4.3.3 軟件子模塊設(shè)計(jì)
4.3.4 軟件邏輯設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
5 列車(chē)多普勒測(cè)速系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)
5.1 系統(tǒng)信號(hào)處理各階段測(cè)試
5.2 系統(tǒng)在列車(chē)整個(gè)測(cè)速范圍內(nèi)測(cè)試
5.3 系統(tǒng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
6.1 論文工作總結(jié)
6.2 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Burg算法在雷達(dá)測(cè)速中的應(yīng)用[J]. 朱燕,劉逸通. 太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]AR模型的譜分辨率及小信噪比下的性能分析[J]. 劉晞遠(yuǎn),胡昊穎,吳珊,郭萬(wàn)里. 艦船電子工程. 2018(07)
[3]Welch功率譜估計(jì)中窗函數(shù)的選擇與算法分析[J]. 邢曉晴,朱根民. 計(jì)算機(jī)時(shí)代. 2018(02)
[4]基于FPGA的多普勒雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李錦明,張虎威,高文剛,郭淳. 電子器件. 2017(06)
[5]顧及設(shè)計(jì)矩陣誤差的AR模型新解法[J]. 姚宜斌,熊朝暉,張豹,張良,孔建. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2017(11)
[6]基于MATLAB實(shí)現(xiàn)的AR模型功率譜估計(jì)[J]. 劉明曉,王旭光. 電子設(shè)計(jì)工程. 2017(17)
[7]列車(chē)組合測(cè)速系統(tǒng)安全完整性分析[J]. 崔科,董德存. 城市軌道交通研究. 2017(07)
[8]周期圖法與Burg算法的對(duì)比研究[J]. 馬忠強(qiáng),陳國(guó)通,趙雪. 信息通信. 2017(04)
[9]振動(dòng)信號(hào)Burg譜估計(jì)算法的性能優(yōu)化研究[J]. 張峰,王東,石現(xiàn)峰. 計(jì)算機(jī)仿真. 2017(04)
[10]基于Burg算法功率譜估計(jì)的參數(shù)選擇[J]. 黃超,王偉,單涼. 艦船電子對(duì)抗. 2016(05)
博士論文
[1]高速鐵路列車(chē)控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵問(wèn)題研究[D]. 馬維綱.西安電子科技大學(xué) 2015
碩士論文
[1]K波段測(cè)速雷達(dá)前端設(shè)計(jì)[D]. 趙琳瑋.電子科技大學(xué) 2018
[2]24GHz調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)研究[D]. 李健.南京理工大學(xué) 2017
[3]多普勒雷達(dá)回波模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王麗.西安電子科技大學(xué) 2016
[4]多普勒測(cè)速傳感器信號(hào)處理算法的研究[D]. 劉智.華中科技大學(xué) 2014
[5]基于DSP的相位噪聲測(cè)量軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 景蕾.西安電子科技大學(xué) 2014
[6]脈沖多普勒雷達(dá)測(cè)速關(guān)鍵問(wèn)題研究[D]. 孫超.西安電子科技大學(xué) 2014
[7]雷達(dá)測(cè)速傳感器及其測(cè)試系統(tǒng)研究[D]. 李宏偉.華中科技大學(xué) 2013
[8]軌道交通用雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 黃陽(yáng).華中科技大學(xué) 2012
[9]雷達(dá)測(cè)速算法研究與軟件實(shí)現(xiàn)[D]. 何燕玲.華中科技大學(xué) 2012
[10]多普勒雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)及信號(hào)處理方法研究[D]. 楊蓉.華中科技大學(xué) 2012
本文編號(hào):3147916
【文章來(lái)源】:北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:93 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景與意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 列車(chē)測(cè)速技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.2 多普勒測(cè)速技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.3 多普勒測(cè)速信號(hào)的處理方法研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
2 列車(chē)多普勒測(cè)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
2.1 非接觸多普勒測(cè)速的方法與原理
2.1.1 多普勒測(cè)速原理
2.1.2 連續(xù)波多普勒測(cè)速信號(hào)分析
2.1.3 列車(chē)車(chē)載多普勒測(cè)速方法
2.2 多普勒測(cè)速信號(hào)的處理算法研究
2.2.1 經(jīng)典譜估計(jì)
2.2.2 現(xiàn)代譜估計(jì)
2.2.3 多普勒頻率提取算法
2.2.4 測(cè)速信號(hào)的異常分析
2.2.5 Burg算法的改進(jìn)
2.2.6 測(cè)速信號(hào)的濾波方法
2.3 多普勒測(cè)速信號(hào)的變參數(shù)測(cè)速方法研究
2.3.1 高速列車(chē)測(cè)速誤差標(biāo)準(zhǔn)
2.3.2 應(yīng)用測(cè)速信號(hào)的參數(shù)選擇方法
2.3.3 一種變參數(shù)測(cè)速方法
2.4 多普勒測(cè)速系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)研究
2.5 本章小結(jié)
3 列車(chē)多普勒測(cè)速信號(hào)的仿真實(shí)驗(yàn)
3.1 信號(hào)譜估計(jì)算法仿真
3.1.1 經(jīng)典譜估計(jì)仿真
3.1.2 現(xiàn)代譜估計(jì)仿真
3.2 多普勒頻率提取算法仿真
3.3 Burg算法對(duì)比仿真
3.3.1 Burg改進(jìn)算法仿真
3.3.2 不同階數(shù)下Burg算法仿真
3.4 變參數(shù)測(cè)速方法仿真
3.4.1 參數(shù)選擇仿真
3.4.2 變參數(shù)仿真
3.5 本章小結(jié)
4 列車(chē)多普勒測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 測(cè)速系統(tǒng)原理樣機(jī)搭建
4.2 測(cè)速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
4.2.1 射頻模塊設(shè)計(jì)
4.2.2 DSP信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)
4.2.3 硬件電路設(shè)計(jì)
4.3 測(cè)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.3.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境
4.3.2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)
4.3.3 軟件子模塊設(shè)計(jì)
4.3.4 軟件邏輯設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
5 列車(chē)多普勒測(cè)速系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)
5.1 系統(tǒng)信號(hào)處理各階段測(cè)試
5.2 系統(tǒng)在列車(chē)整個(gè)測(cè)速范圍內(nèi)測(cè)試
5.3 系統(tǒng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
6.1 論文工作總結(jié)
6.2 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Burg算法在雷達(dá)測(cè)速中的應(yīng)用[J]. 朱燕,劉逸通. 太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]AR模型的譜分辨率及小信噪比下的性能分析[J]. 劉晞遠(yuǎn),胡昊穎,吳珊,郭萬(wàn)里. 艦船電子工程. 2018(07)
[3]Welch功率譜估計(jì)中窗函數(shù)的選擇與算法分析[J]. 邢曉晴,朱根民. 計(jì)算機(jī)時(shí)代. 2018(02)
[4]基于FPGA的多普勒雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李錦明,張虎威,高文剛,郭淳. 電子器件. 2017(06)
[5]顧及設(shè)計(jì)矩陣誤差的AR模型新解法[J]. 姚宜斌,熊朝暉,張豹,張良,孔建. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2017(11)
[6]基于MATLAB實(shí)現(xiàn)的AR模型功率譜估計(jì)[J]. 劉明曉,王旭光. 電子設(shè)計(jì)工程. 2017(17)
[7]列車(chē)組合測(cè)速系統(tǒng)安全完整性分析[J]. 崔科,董德存. 城市軌道交通研究. 2017(07)
[8]周期圖法與Burg算法的對(duì)比研究[J]. 馬忠強(qiáng),陳國(guó)通,趙雪. 信息通信. 2017(04)
[9]振動(dòng)信號(hào)Burg譜估計(jì)算法的性能優(yōu)化研究[J]. 張峰,王東,石現(xiàn)峰. 計(jì)算機(jī)仿真. 2017(04)
[10]基于Burg算法功率譜估計(jì)的參數(shù)選擇[J]. 黃超,王偉,單涼. 艦船電子對(duì)抗. 2016(05)
博士論文
[1]高速鐵路列車(chē)控制系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵問(wèn)題研究[D]. 馬維綱.西安電子科技大學(xué) 2015
碩士論文
[1]K波段測(cè)速雷達(dá)前端設(shè)計(jì)[D]. 趙琳瑋.電子科技大學(xué) 2018
[2]24GHz調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)研究[D]. 李健.南京理工大學(xué) 2017
[3]多普勒雷達(dá)回波模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王麗.西安電子科技大學(xué) 2016
[4]多普勒測(cè)速傳感器信號(hào)處理算法的研究[D]. 劉智.華中科技大學(xué) 2014
[5]基于DSP的相位噪聲測(cè)量軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 景蕾.西安電子科技大學(xué) 2014
[6]脈沖多普勒雷達(dá)測(cè)速關(guān)鍵問(wèn)題研究[D]. 孫超.西安電子科技大學(xué) 2014
[7]雷達(dá)測(cè)速傳感器及其測(cè)試系統(tǒng)研究[D]. 李宏偉.華中科技大學(xué) 2013
[8]軌道交通用雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 黃陽(yáng).華中科技大學(xué) 2012
[9]雷達(dá)測(cè)速算法研究與軟件實(shí)現(xiàn)[D]. 何燕玲.華中科技大學(xué) 2012
[10]多普勒雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)及信號(hào)處理方法研究[D]. 楊蓉.華中科技大學(xué) 2012
本文編號(hào):3147916
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