[发明专利]一种红外热轴音频通道信号测量方法

说明书

本发明公开了一种红外热轴音频通道信号测量方法，使用现场可编程门阵列(FPGA)进行信号的采集，运用FPGA的NIOS核作为控制器，进行信号多个特征值的实时、准确提取，包括信号电压平均值、信号频率、信号峰峰值的最大值和最小值、两次音频信号间隔时间最大值和最小值、单次音频信号周期个数等，并将信号测量结果上传至监控诊断平台。该方法可大大降低红外热轴音频通道监控诊断的误诊率，提高了诊断的准确性和实时性。

技术领域

本发明涉及信号测量领域，具体为一种红外热轴音频通道信号测量方法。

背景技术

列车热切轴是影响铁路系统安全的一个重要因素，目前，基于红外线测温原理的红外热轴探测系统已广泛应用于铁路运行中。该红外热轴探测系统普遍采用音频信号与列车调度中心通信，在实际运行中，由于种种原因会造成音频信号的异常，需要实时监测音频信号并分析其特征，为人员维护提供辅助判断手段。

红外热轴音频通道中存在高频和低频两种正弦信号，分别表示数字“1”和“0”。在红外热轴音频通道信号测量系统中，信号测量的全面性、准确性和实时性是整个系统正常运转的关键因素。一方面，目前音频通道诊断大多通过信号幅值和频率两个特征值判定音频通道是否出现故障，由于信号特征值过少，极易出现错误诊断的情况。另一方面，目前的音频通道信号特征提取还存在处理手段单一，造成信号检测精度不高等问题。此外，由于音频通道信号变化速度较快，若在软件设计等环节处理不当，极易造成延时，对系统实时性和准确性等会带来不利影响。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明公开了一种红外热轴音频通道信号测量方法，采用现场可编程门阵列(FPGA)采集红外热轴音频通道的信号，并使用FPGA的NIOS核作为控制器，运用有限状态机模型，根据信号状态转换提取信号多个特征值，从而为监控诊断平台提供更加全面、准确、实时的信号。

本发明通过以下技术方案实现，一种红外热轴音频通道信号测量方法，测量音频信号多个特征值，使用现场可编程门阵列作为处理器，并运用有限状态机模型，根据信号状态转换提取信号特征值，将结果上传至监控诊断平台。

作为上述技术方案的优选，采用现场可编程门阵列作为处理器，将采集的信号数据存储至同步动态存储器，使用现场可编程门阵列的NIOS核作为控制器，并通过串口通信上传测量结果至监控诊断平台。

作为上述技术方案的优选，针对不同的红外热轴音频通道，分别采用多次测量取中值的方法，求取各自信号的零位，进而确定信号所处状态。

采用有限状态机模型，根据信号状态转换提取信号的特征值，有限状态机的工作流程如下：

(1)采集红外热轴音频通道信号电压V_x，计算信号零位阈值的上限V_max和下限V_min；

(2)若同步动态存储器中的数据已全部被读走，则转到步骤(14)；否则，转到步骤

(3)；

(3)若V_x大于V_min且小于V_max，则转到步骤(4)；否则，转到步骤(5)；

(4)零位状态，零位时间计时，信号间隔标志位置1，转到步骤(2)；

(5)若间隔标志为1且间隔时长大于指定时间T，则计算信号间隔最大值和最小值，并将间隔标志位清0后，转到步骤(6)；否则，直接转到步骤(6)；

(6)若V_x大于V_max，则转到步骤(7)；否则，转到步骤(8)；

(7)正半周状态，计算信号峰值最大值，若信号值小于V_max，状态值加1，转到步骤

(9)；否则，转到步骤(10)；