[发明专利]一种基于非线性最小二乘法的ZPW-2000信号解调方法

说明书

本发明公开了一种基于非线性最小二乘法的ZPW‑2000信号解调方法。该方法基于非线性最小二乘法法则，包含数据预处理、粗估计、网格搜索及精确搜索五个步骤。本发明具有较高的解调准确度。高信噪比环境下采样持续时间大于等于0.11s的ZPW‑2000移频信号均可被本发明正确解调。同时，本发明具备实时解调能力，较好的抗白噪声能力以及较好的抗单频干扰能力。

技术领域

本发明属于铁路信号轨道电路领域，涉及一种基于非线性最小二乘法的 ZPW-2000信号解调方法，应用于普速及配备CTCS-2级列控系统的列车车载设备中ZPW-2000轨道电路移频信号的解调。

背景技术

ZPW-2000轨道电路作为一种地-车不间断通信设备，被广泛应用于我国既有线及客运专线，在ZPW-2000轨道电路区段，车载TCR(track circuit reader)天线不断感应以钢轨为传输媒介的ZPW-2000移频信号，车载设备利用感应电压采样值解调得到低频码序，从而获知前方区段占用情况，指导列车安全运行。

由于ZPW-2000移频信号(以下简称ZPW-2000信号)与列车牵引回流共用钢轨作为传输媒介，不平衡牵引电流干扰对ZPW-2000信号影响较为严重。同时，相关规范要求车载设备接收信息的应变时间不能超过2s。因此，ZPW-2000信号解调方法应兼备抗干扰能力和实时解调能力。

ZPW-2000信号为相位连续二进制频移键控(CPBFSK,continuous phasemodulated binary frequency shift keying)信号，其二进制符号”0”、”1”始终处于交替变化状态，使得其频谱形态基本恒定。考虑采样过程，ZPW-2000信号s(n)的傅立叶级数展开形式为：

式中，A₀、f₀、f₁分别为s(n)的包络幅值、载频频率和低频频率；m＝f₁/f_Δ为调制指数；f_Δ为频偏，恒为11Hz；T_s为采样间隔。式(1)描述了ZPW-2000信号理想频谱的形态，依据该理想频谱形态，发展出一系列基于信号频域的解调方法。

不平衡牵引电流干扰主要包括牵引谐波干扰和暂态冲击干扰。牵引谐波干扰谐波频率间隔为50Hz左右，因此在ZPW-2000信号有效频带[f₀-40，f₀+40](Hz) 内只可能存在一个谐波频率分量。因此本发明将牵引谐波干扰描述为单频干扰。暂态冲击干扰频率成分复杂，不失一般地，本发明将其假定为高斯白噪声。因此，在本发明实施例的仿真试验中，将抗白噪声能力和抗单频干扰能力作为解调方法抗干扰能力的评判指标。