基于TMS320C6722的高速鐵路信號(hào)發(fā)送與接收模擬系統(tǒng)

摘要：介紹一套高速鐵路軌道信號(hào)模擬系統(tǒng)，討論了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)以TMS320C6722浮點(diǎn)DSP為數(shù)據(jù)處理核心，ARM協(xié)處理器為控制核心，能夠模擬自主開(kāi)發(fā)的、適合中國(guó)高速鐵路的改進(jìn)型數(shù)字編碼和正交化FSK軌道信號(hào)的發(fā)送和解調(diào)過(guò)程。

鐵路信號(hào)的主要任務(wù)是保證行畫(huà)安全，提高運(yùn)輸效率。隨著鐵路運(yùn)輸向重載、高速、高密度方向發(fā)展，對(duì)直接指揮和控制列車(chē)運(yùn)行機(jī)的鐵路信號(hào)提出了更高的要求。各國(guó)鐵路，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家鐵路積極引進(jìn)和采用新技術(shù)，加大研發(fā)力度，推動(dòng)高速鐵路信號(hào)的發(fā)展。

我國(guó)目前運(yùn)用的軌道信號(hào)主要是交流計(jì)數(shù)信號(hào)（解調(diào)是境大于4s，且抗干擾性能很弱）、移頻信號(hào)（頻點(diǎn)設(shè)置不合理，不滿(mǎn)足正交條件，占用頻帶寬，且抗干擾性能很弱，大部分頻率解調(diào)難度大，解調(diào)時(shí)間長(zhǎng)，存在倍頻信號(hào)的隱患）、UM71信號(hào)、ZPW2000A信號(hào)（頻點(diǎn)不滿(mǎn)足正交條件，16.9HZ以下的調(diào)制頻率的調(diào)制系數(shù)大，對(duì)上下邊頻的漂移敏感，存在倍頻的隱患）、數(shù)字編碼信號(hào)（設(shè)備復(fù)雜昂貴，解調(diào)時(shí)間2.5s-3.0s）。但這些軌道信號(hào)存在的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其完全不能適應(yīng)當(dāng)前國(guó)內(nèi)高速鐵路的需要，因此急需研制新型國(guó)產(chǎn)軌道信號(hào)系統(tǒng)。新型軌道信號(hào)必須適應(yīng)列車(chē)提高運(yùn)行速度和運(yùn)行密度的需要，適應(yīng)重載運(yùn)輸?shù)男枰?，適應(yīng)電氣化鐵路發(fā)展的需要。同時(shí)還不能脫離現(xiàn)在的基礎(chǔ)，要盡量利用現(xiàn)有的軌道電路信道，即在現(xiàn)有軌道電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)新型軌道信號(hào)。為此本文討論了自主開(kāi)發(fā)的適應(yīng)于高速鐵路的改進(jìn)型數(shù)字編碼信號(hào)和正交化FSK信號(hào)，并研究了一套能夠模擬以上兩種高速鐵路信號(hào)發(fā)送和解調(diào)過(guò)程的硬件平臺(tái)。

1.系統(tǒng)分析

通過(guò)對(duì)原有的鐵路軌道信號(hào)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)，提出了適合中國(guó)高速鐵路和改進(jìn)數(shù)字編碼和正交化FSK信號(hào)，并開(kāi)發(fā)了以TMS320C6722浮點(diǎn) DSP為數(shù)據(jù)處理核心的高速鐵路信號(hào)的發(fā)送和接收模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)為通用型系統(tǒng)，不但可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)型數(shù)字編碼和正交化FSK信號(hào)的發(fā)送和解調(diào)，而且預(yù)留了更多的擴(kuò)展接口，可以應(yīng)用于研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

本系統(tǒng)按其主要功能分為信號(hào)發(fā)送和信號(hào)解調(diào)兩部分，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。


圖1信號(hào)發(fā)送和解調(diào)整體結(jié)構(gòu)圖