【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及载频测量，尤其是涉及一种快速高精度轨道电路载频识别方法、设备及介质。
技术介绍
1、轨道电路设备使用2fsk(二进制数字频率调制，frequency shift keying)信号传递信息，依照调制信号的频率，交替输出两个载频信号。例如，标称905hz载波信号，实际频率范围在905±12.5hz认为合格，需要对载频信号进行精确频率测量。
2、2fsk信号，进一步可以分为相干fsk信号、连续相位fsk(cpfsk)信号，两者的区别在于码元转换时刻的载波相位是否连续。
3、早期轨道电路产品，使用晶体生成两个频率载波，按照调制频率切换输出，是相干fsk信号，可以使fft算法在频域直接得到载频信号的信息。目前设备使用dds(直接数字频率合成，direct digital synthesizs)芯片，直接输出的2fsk信号是cpfsk信号，频域性质类似fm(调频)信号，频谱为多条谱线，谱线间隔为调制频率，在载频位置，反而没有谱线。
4、由于cpfsk信号在频域测量载频无效，故在时域方面来测量信号频率。如果硬件功能支持的话，可以使用锁相环器件测量。也可以用器件的比较功能，计算出信号过零点的时间间隔，再推算信号频率。
5、如果对常规ad采集来的连续信号序列，欲通过纯软件处理获得的cpfsk载频信号频率，可使用现代谱估计方法，或者直接拟合的方法测量。例如使用prony算法，自适应拟合算法等。
6、纯软件处理的算法，程序编写都有一定的复杂性。pc端的算法实现，可以使用mat
7、对于嵌入式系统开发，由于支持的计算库太少，算法开发难度加大。以德州仪器(ti)的dsp芯片开发为例，其开发环境ccs(code composer studio)自带的dsp算法库，仅支持fft、矩阵相乘、矩阵转置等少量算法，如果需要使用复杂算法，比如矩阵svd分解等，开发者需要从matlab转化代码，或者移植开源库代码，或者直接从底层自行编写算法。嵌入式系统，使用复杂算法，会导致开发难度增加、开发成本过高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测量精度优良、编程简单、性能可靠的快速高精度轨道电路载频识别方法、设备及介质，使得能够使用dsp芯片开发cpfsk信号频率检测设备。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的第一方面，提供了一种快速高精度轨道电路载频识别方法，该方法包括以下步骤：
4、s1、ad采集：利用ad定时采集轨道电路cpfsk信号；
5、s2、码元分段：对于ad采集到的数据序列，判断每个高频段和低频段的起始位置，并分别提取高频段信号和低频段信号；
6、s3、段内频率拟合：对于每个高频段或低频段信号子序列，使用最小二乘方法拟合频率和相位；
7、s4、重复多段拟合：对于连续多个高频段或低频段，重复步骤s3，拟合每一个高频段或低频段的频率；
8、s5、频率平均：在一个/多个整数周期内，对多段拟合结果求平均，作为测量到的载波频率。
9、作为优选的技术方案，所述的轨道电路cpfsk信号根据设备不同，分为8信息和18信息调制。
10、作为优选的技术方案，所述的轨道电路cpfsk信号的中心频率为550hz、650hz、750hz、850hz中的一种。
11、作为优选的技术方案，所述的轨道电路cpfsk信号的载波频率为中心频率±55hz，按照调制频率变化，高低载频各占50％调制周期。
12、作为优选的技术方案，所述的步骤s2包括以下步骤：
13、s21、采用时域计数过零点的方法，在预设的时间间隔内，统计信号过零点的次数并除以2，得到轨道电路cpfsk信号的粗测中心频率，所述预设的时间间隔覆盖多个调制周期；
14、s22、对cpfsk信号进行滤波；
15、s23、对滤波后的cpfsk信号依次进行检波和低通滤波，得到解调的cpfsk信号的调制信号，对解调信号执行傅立叶变换确定精确调制频率，并基于精确调制频率确定调制周期；
16、s24、对于s22滤波后的cpfsk信号，在某个调制周期内，查找最大值对应的时间，作为cpfsk信号高载频信号的中间位置，根据所述位置，抽取前后1/4个调制周期内的信号数据，得到该调制周期内的高频段信号，并基于s23确定的调制周期，每隔一个调制周期提取其他高频段信号；根据提取出的高频段信号，每相差半个调制周期，提取低频段信号。
17、作为优选的技术方案，所述的步骤s3中，拟合函数为正弦或者余弦函数。
18、作为优选的技术方案，所述的步骤s3中，拟合频率范围为中心频率对应的高低载频上下浮动预设频率范围，步长为预设值；拟合相位范围为[0，2π)，步长为2π/24。
19、作为优选的技术方案，所述的步骤s4中重复多段拟合至少覆盖1个结果变化的周期。
20、根据本专利技术的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
21、根据本专利技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
23、(1)本专利技术使用的算法，利用了误差周期性，在整数周期内平均来抵消误差，可以准确地估计cpfsk信号载频频率，测量精度高。
24、(2)编程简单：本专利技术程序逻辑明确，在参数范围内全局搜索误差最小值的位置，二重循环代替最优化方法找到近似极值位置即可，极大的简化了编程难度，适用于嵌入式系统开发。
25、(3)硬件系统简单：本专利技术仅需要基本的ad定时采集信号功能，纯软件实现，不需要其它硬件功能(例如比较、捕获等功能)支持。
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1.一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的轨道电路CPFSK信号根据设备不同，分为8信息和18信息调制。
3.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的轨道电路CPFSK信号的中心频率为550Hz、650Hz、750Hz、850Hz中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的轨道电路CPFSK信号的载波频率为中心频率±55Hz，按照调制频率变化，高低载频各占50％调制周期。
5.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的步骤S3中，拟合函数为正弦或者余弦函数。
7.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的步骤S3中，拟合频率范围为中心频率对应的高低载频上下浮动
8.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的步骤S4中重复多段拟合至少覆盖1个结果变化的周期。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～8中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的轨道电路cpfsk信号根据设备不同，分为8信息和18信息调制。
3.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的轨道电路cpfsk信号的中心频率为550hz、650hz、750hz、850hz中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的轨道电路cpfsk信号的载波频率为中心频率±55hz，按照调制频率变化，高低载频各占50％调制周期。
5.根据权利要求1所述的一种快速高精度轨道电路载频识别方法，其特征在于，所述的步骤s2包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐广，余小红，余园园，刘大明，代萌，詹超，戴健健，韩滔，靳栋，
申请(专利权)人：上海铁路通信有限公司，
类型：发明
国别省市：
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