列车多普勒测速信号处理方法研究与系统设计实现
发布时间：2021-04-19 16:37
随着近年来高速列车的普及,高精度的列车测速装置显得越发重要。传统接触式测速方式直接安装在列车轮对上,由于车轮打滑或空转会造成测速精度低、可靠性差的缺点。针对传统接触式测速方式的不足,非接触式的多普勒测速方式逐渐被重视。多普勒测速装置安装在列车底部,依据多普勒效应通过检测发射波与回波的差频信号来获取车速。这种方式的测速精度高,实时性强、可靠性好。本文主要完成对列车多普勒测速系统关键技术研究以及测速系统的设计实现两部分。主要研究内容包括:首先,对非接触多普勒测速的方法与原理进行研究,分析了以连续波为发射波的多普勒测速信号特点,找到多普勒频率与列车速度之间的对应关系。同时研究了列车车载多普勒测速实现的基本方法。其次,进行多普勒测速信号的处理算法研究。首先研究了经典与现代谱估计中的典型算法,重点研究了多普勒频率提取的算法。研究选用Burg算法作为测速系统的最优处理算法。同时,对多普勒测速信号的异常现象进行分析,研究了基于Burg法的两种改进算法。并且实现了多普勒测速信号的FIR滤波。然后,对高速列车测速误差标准进行分析,研究了应用于多普勒测速信号的参数选择方法。最后,针对列车测速系统的高精度与...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 列车测速技术研究现状
1.2.2 多普勒测速技术研究现状
1.2.3 多普勒测速信号的处理方法研究现状
1.3 论文研究内容与组织结构
2 列车多普勒测速系统关键技术研究
2.1 非接触多普勒测速的方法与原理
2.1.1 多普勒测速原理
2.1.2 连续波多普勒测速信号分析
2.1.3 列车车载多普勒测速方法
2.2 多普勒测速信号的处理算法研究
2.2.1 经典谱估计
2.2.2 现代谱估计
2.2.3 多普勒频率提取算法
2.2.4 测速信号的异常分析
2.2.5 Burg算法的改进
2.2.6 测速信号的滤波方法
2.3 多普勒测速信号的变参数测速方法研究
2.3.1 高速列车测速误差标准
2.3.2 应用测速信号的参数选择方法
2.3.3 一种变参数测速方法
2.4 多普勒测速系统的框架结构研究
2.5 本章小结
3 列车多普勒测速信号的仿真实验
3.1 信号谱估计算法仿真
3.1.1 经典谱估计仿真
3.1.2 现代谱估计仿真
3.2 多普勒频率提取算法仿真
3.3 Burg算法对比仿真
3.3.1 Burg改进算法仿真
3.3.2 不同阶数下Burg算法仿真
3.4 变参数测速方法仿真
3.4.1 参数选择仿真
3.4.2 变参数仿真
3.5 本章小结
4 列车多普勒测速系统设计
4.1 测速系统原理样机搭建
4.2 测速系统硬件设计
4.2.1 射频模块设计
4.2.2 DSP信号处理模块设计
4.2.3 硬件电路设计
4.3 测速系统软件设计
4.3.1 软件开发环境
4.3.2 软件架构设计
4.3.3 软件子模块设计
4.3.4 软件逻辑设计
4.4 本章小结
5 列车多普勒测速系统测试与实验
5.1 系统信号处理各阶段测试
5.2 系统在列车整个测速范围内测试
5.3 系统室内实验验证
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Burg算法在雷达测速中的应用[J]. 朱燕,刘逸通. 太赫兹科学与电子信息学报. 2018(04)
[2]AR模型的谱分辨率及小信噪比下的性能分析[J]. 刘晞远,胡昊颖,吴珊,郭万里. 舰船电子工程. 2018(07)
[3]Welch功率谱估计中窗函数的选择与算法分析[J]. 邢晓晴,朱根民. 计算机时代. 2018(02)
[4]基于FPGA的多普勒雷达测速系统设计[J]. 李锦明,张虎威,高文刚,郭淳. 电子器件. 2017(06)
[5]顾及设计矩阵误差的AR模型新解法[J]. 姚宜斌,熊朝晖,张豹,张良,孔建. 测绘学报. 2017(11)
[6]基于MATLAB实现的AR模型功率谱估计[J]. 刘明晓,王旭光. 电子设计工程. 2017(17)
[7]列车组合测速系统安全完整性分析[J]. 崔科,董德存. 城市轨道交通研究. 2017(07)
[8]周期图法与Burg算法的对比研究[J]. 马忠强,陈国通,赵雪. 信息通信. 2017(04)
[9]振动信号Burg谱估计算法的性能优化研究[J]. 张峰,王东,石现峰. 计算机仿真. 2017(04)
[10]基于Burg算法功率谱估计的参数选择[J]. 黄超,王伟,单凉. 舰船电子对抗. 2016(05)
博士论文
[1]高速铁路列车控制系统可靠性关键问题研究[D]. 马维纲.西安电子科技大学 2015
硕士论文
[1]K波段测速雷达前端设计[D]. 赵琳玮.电子科技大学 2018
[2]24GHz调频连续波雷达信号处理技术研究[D]. 李健.南京理工大学 2017
[3]多普勒雷达回波模拟器的设计与实现[D]. 王丽.西安电子科技大学 2016
[4]多普勒测速传感器信号处理算法的研究[D]. 刘智.华中科技大学 2014
[5]基于DSP的相位噪声测量软件设计与应用[D]. 景蕾.西安电子科技大学 2014
[6]脉冲多普勒雷达测速关键问题研究[D]. 孙超.西安电子科技大学 2014
[7]雷达测速传感器及其测试系统研究[D]. 李宏伟.华中科技大学 2013
[8]轨道交通用雷达测速系统设计与研究[D]. 黄阳.华中科技大学 2012
[9]雷达测速算法研究与软件实现[D]. 何燕玲.华中科技大学 2012
[10]多普勒雷达测速系统设计及信号处理方法研究[D]. 杨蓉.华中科技大学 2012
本文编号：3147916
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 列车测速技术研究现状
1.2.2 多普勒测速技术研究现状
1.2.3 多普勒测速信号的处理方法研究现状
1.3 论文研究内容与组织结构
2 列车多普勒测速系统关键技术研究
2.1 非接触多普勒测速的方法与原理
2.1.1 多普勒测速原理
2.1.2 连续波多普勒测速信号分析
2.1.3 列车车载多普勒测速方法
2.2 多普勒测速信号的处理算法研究
2.2.1 经典谱估计
2.2.2 现代谱估计
2.2.3 多普勒频率提取算法
2.2.4 测速信号的异常分析
2.2.5 Burg算法的改进
2.2.6 测速信号的滤波方法
2.3 多普勒测速信号的变参数测速方法研究
2.3.1 高速列车测速误差标准
2.3.2 应用测速信号的参数选择方法
2.3.3 一种变参数测速方法
2.4 多普勒测速系统的框架结构研究
2.5 本章小结
3 列车多普勒测速信号的仿真实验
3.1 信号谱估计算法仿真
3.1.1 经典谱估计仿真
3.1.2 现代谱估计仿真
3.2 多普勒频率提取算法仿真
3.3 Burg算法对比仿真
3.3.1 Burg改进算法仿真
3.3.2 不同阶数下Burg算法仿真
3.4 变参数测速方法仿真
3.4.1 参数选择仿真
3.4.2 变参数仿真
3.5 本章小结
4 列车多普勒测速系统设计
4.1 测速系统原理样机搭建
4.2 测速系统硬件设计
4.2.1 射频模块设计
4.2.2 DSP信号处理模块设计
4.2.3 硬件电路设计
4.3 测速系统软件设计
4.3.1 软件开发环境
4.3.2 软件架构设计
4.3.3 软件子模块设计
4.3.4 软件逻辑设计
4.4 本章小结
5 列车多普勒测速系统测试与实验
5.1 系统信号处理各阶段测试
5.2 系统在列车整个测速范围内测试
5.3 系统室内实验验证
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Burg算法在雷达测速中的应用[J]. 朱燕,刘逸通. 太赫兹科学与电子信息学报. 2018(04)
[2]AR模型的谱分辨率及小信噪比下的性能分析[J]. 刘晞远,胡昊颖,吴珊,郭万里. 舰船电子工程. 2018(07)
[3]Welch功率谱估计中窗函数的选择与算法分析[J]. 邢晓晴,朱根民. 计算机时代. 2018(02)
[4]基于FPGA的多普勒雷达测速系统设计[J]. 李锦明,张虎威,高文刚,郭淳. 电子器件. 2017(06)
[5]顾及设计矩阵误差的AR模型新解法[J]. 姚宜斌,熊朝晖,张豹,张良,孔建. 测绘学报. 2017(11)
[6]基于MATLAB实现的AR模型功率谱估计[J]. 刘明晓,王旭光. 电子设计工程. 2017(17)
[7]列车组合测速系统安全完整性分析[J]. 崔科,董德存. 城市轨道交通研究. 2017(07)
[8]周期图法与Burg算法的对比研究[J]. 马忠强,陈国通,赵雪. 信息通信. 2017(04)
[9]振动信号Burg谱估计算法的性能优化研究[J]. 张峰,王东,石现峰. 计算机仿真. 2017(04)
[10]基于Burg算法功率谱估计的参数选择[J]. 黄超,王伟,单凉. 舰船电子对抗. 2016(05)
博士论文
[1]高速铁路列车控制系统可靠性关键问题研究[D]. 马维纲.西安电子科技大学 2015
硕士论文
[1]K波段测速雷达前端设计[D]. 赵琳玮.电子科技大学 2018
[2]24GHz调频连续波雷达信号处理技术研究[D]. 李健.南京理工大学 2017
[3]多普勒雷达回波模拟器的设计与实现[D]. 王丽.西安电子科技大学 2016
[4]多普勒测速传感器信号处理算法的研究[D]. 刘智.华中科技大学 2014
[5]基于DSP的相位噪声测量软件设计与应用[D]. 景蕾.西安电子科技大学 2014
[6]脉冲多普勒雷达测速关键问题研究[D]. 孙超.西安电子科技大学 2014
[7]雷达测速传感器及其测试系统研究[D]. 李宏伟.华中科技大学 2013
[8]轨道交通用雷达测速系统设计与研究[D]. 黄阳.华中科技大学 2012
[9]雷达测速算法研究与软件实现[D]. 何燕玲.华中科技大学 2012
[10]多普勒雷达测速系统设计及信号处理方法研究[D]. 杨蓉.华中科技大学 2012
本文编号：3147916
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3147916.html
