移频轨道电路的移频参数测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开的一种移频轨道电路的移频参数测量系统，包括依次连接的信号调理电路、真有效值测量电路、模数转换模块和数据处理模块，数据处理模块还和信号调理电路相连接，数据处理模块上还连接有过零点检测电路和电源管理模块，过零点检测电路还和信号调理电路相连接，电源管理模块还分别与模数转换模块、信号调理电路、真有效值测量电路、过零点检测电路相连接。应用该系统进行测量，采用多周期连续完全同步测频法与统计相结合的方法来测量载频频率和频偏，采用多周期连续计数法与查表法相结合来测量低频频率，测量精度高，算法复杂度少，保证了测量精度和实时性两者的兼顾。同时可采用单片机或ＣＰＬＤ或ＦＰＧＡ来实现，降低了系统的硬件成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信号测量
，涉及一种铁路信号测量系统，具体涉及一种移频轨道电路的移频参数测量系统，本专利技术还涉及利用上述系统进行测量的方法。
技术介绍
在铁路系统中，对于列车运行主要是通过移频闭塞系统进行调控，以确保 行车安全。目前对移频信号的测量主要采用软件的方法基于快速傅立叶变换(Fast FourierTransformation FFT)算法来完成，该方法中软件算法的复杂度由对频率的分辨率 决定，要想提高对频率的测量精度，必须增加FFT算法的计算点数，对于高精度要求的频率 测量来说，势必要求FFT算法的点数多，导致其算法复杂度高，在实际应用中影响系统的实 时性，因此提出一种测量精度高、实时性好的移频参数测量系统及方法对提高系统的实用 性具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种移频轨道电路的移频参数测量系统，解决了现有的移频 参数测量系统测量精度不高，实时性不好，算法复杂的问题。 本专利技术的另一目的是提供一种应用移频轨道电路的移频参数测量系统进行测量 的方法。 本专利技术所采用的技术方案是，一种移频轨道电路的移频参数测量系统，包括依次 连接的信号调理电路、真有效值测量电路、模数转换模块和数据处理模块，数据处理模块还 和信号调理电路相连接，数据处理模块上还连接有过零点检测电路和电源管理模块，过零 点检测电路还和信号调理电路相连接，电源管理模块还分别与模数转换模块、信号调理电 路、真有效值测量电路、过零点检测电路相连接。 本专利技术所采用的另一技术方案是，一种应用移频轨道电路的移频参数测量系统进 行测量的方法，具体按照以下步骤实施 步骤1 :电源管理模块对信号调理电路、真有效值测量电路、模数转换模块、过零 点检测电路和数据处理模块供电，将被测移频信号输入到信号调理电路，信号调理电路对 被测移频信号进行数据预调理，将被测移频信号衰减到安全电压范围内，得到衰减后的移 频信号； 步骤2 :信号调理电路将上步得到的衰减后的移频信号传递给真有效值测量电 路，求出衰减后的真有效值模拟信号； 步骤3 :真有效值测量电路将上步得到的衰减后的真有效值模拟信号传递给模数 转换模块，进行模数转换得到衰减后的真有效值数字信号； 步骤4 :模数转换模块将上步得到的衰减后的真有效值数字信号传递给数据处理 模块，经数据处理得到被测移频信号的真有效初值； 步骤5 :数据处理模块根据上步得到的被测移频信号的真有效初值输出控制信号给信号调理电路，使得信号调理电路调整放大倍数后对被测移频信号进行调理，使调理后 的移频信号的幅值处于合适的范围内； 步骤6 :检测被测移频信号的移频参数被测移频信号的真有效终值、被测移频信 号的载频频率、频偏和低频频率， 检测被测移频信号的真有效终值，具体按照以下步骤实施 a.将步骤5得到的调理后的移频信号传递给真有效值测量电路，求出调理后的真 有效值模拟信号； b.将上步得到的调理后的真有效值模拟信号传递给模数转换模块，进行模数转换 得到调理后的真有效值数字信号； c.将上步得到的调理后的真有效值数字信号传递给数据处理模块，经数据处理得 到被测移频信号的真有效终值； 检测被测移频信号的载频频率、频偏和低频频率，具体按照以下步骤实施 a.将步骤5得到的调理后的移频信号输入给零点检测电路进行整形，得到整形后的移频信号； b.将上步得到的整形后的移频信号与一标准时钟信号接入数据处理模块，采用一定的算法求出被测移频信号的载频频率、频偏和低频频率。 本专利技术的特点还在于， 其中的数据处理模块选用CPLD、 FPGA或单片机； 其中的采用一定的算法求出被测移频信号的载频频率、频偏和低频频率，具体按 照以下步骤实施 a.载频频率和频偏的测量算法为同时产生一个频率比载频频率高1000倍以上 的标准时钟信号f。，用逻辑门电路捕捉标准时钟信号和移频信号fx同时处于上升沿的时 刻，将相邻的两个同步时刻作为一个计数周期，用标准时钟信号f。和移频信号fx分别作为 计数器A和计数器B的计数脉冲，记录一个计数周期内计数器A的计数值M和计数器B的 计数值N，则由公式 MTX = NT0 /, = J /。 计算出每个周期对应的频率f,，该频率可能是移频信号的上边频、下边频或者上 下边频交替时刻的中间频率，如此连续测量出多个频率值，在一系列频率值中统计出出现 次数最多和次多的^值，即为移频自动闭塞信号的两个边频，即上边频和下边频，根据载频 频率fg^的表达式 / _ /上+ /下 ^载频——2和频偏A f的表达式2求出所被测移频信号的载频频率以及频偏；b.低频频率的测量算法为以整形后的移频信号相邻上升沿为计数周期，用一个5比移频信号频率高1000倍以上的标准时钟信号进行计数，连续计数若干个周期，根据各个 周期计数值的大小找出低频频率的一个周期，然后求出每个低频周期中总计数值的大小， 在软件或硬件实现时根据系统所用标准时钟频率建立低频频率与计数值之间的对应关系， 最后采用查表的方法即可求出低频频率。 本专利技术的有益效果是，采用多周期连续完全同步测频法与统计相结合的方法来测 量载频频率和频偏，采用多周期连续计数法与查表法相结合来测量低频频率，一方面提高 了测量精度，另一方面算法复杂度方面比传统的FFT方法运算量大为减少，测量的总时间 长度在几个低频周期内即可完成，从而保证了测量精度和实时性两者的兼顾。同时，由于算 法复杂度的降低，该算法的具体实现可采用单片机或CPLD或FPGA来实现，降低了系统的硬 件成本。附图说明 图1为本专利技术移频轨道电路的移频参数测量系统的结构示意图； 图2为本专利技术测量系统中无缘轨道移频信号示意图； 图3是本专利技术测量方法中载频频率和频偏的测量方法示意图。 图中，l.信号调理电路，2.真有效值测量电路，3.模数转换模块，4.数据处理模块，5.过零点检测电路，6.电源管理模块。具体实施例方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。 无绝缘移频轨道信号如图2所示，移频信号由频率分别为上边频f ±和下边频f T 的信号以低频频率f ffi交替出现，则载频频率f ，为「 ， V /上+ /下 /载频二^^^2 (1) 频偏A f为"/上—/下 △/=^^^Z (2) 本专利技术移频轨道电路的移频参数测量系统的结构，如图1所示，包括依次连接的 信号调理电路1、真有效值测量电路2、模数转换模块3和数据处理模块4，数据处理模块4 还和信号调理电路1相连接，数据处理模块4上还连接有过零点检测电路5和电源管理模 块6，过零点检测电路5还和信号调理电路1相连接，电源管理模块6还分别与模数转换模 块3、信号调理电路1、真有效值测量电路2、过零点检测电路5相连接。数据处理模块4选 用CPLD、FPGA或单片机。 本专利技术应用移频轨道电路的移频参数测量系统进行测量的方法，具体按照以下步 骤实施 步骤1 :电源管理模块6对信号调理电路1、真有效值测量电路2、模数转换模块 3、数据处理模块4和过零点检测电路5供电，将被测移频信号输入到信号调理电路l，信号 调理电路1对被测移频信号进行初步的数据预调理，将被测移频信号衰减到安全电压范围6内，得到衰减后的移频信号； 步骤2 :将上步得到的衰减后的移频信号传递给真有效值测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移频轨道电路的移频参数测量系统，其特征在于，包括依次连接的信号调理电路（１）、真有效值测量电路（２）、模数转换模块（３）和数据处理模块（４），数据处理模块（４）还和信号调理电路（１）相连接，数据处理模块（４）上还连接有过零点检测电路（５）和电源管理模块（６），过零点检测电路（５）还和信号调理电路（１）相连接，电源管理模块（６）还分别与模数转换模块（３）、信号调理电路（１）、真有效值测量电路（２）、过零点检测电路（５）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨媛，高勇，刘艳宏，徐杰，吴江，樊永波，谌冬，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]