信号自动化（共10篇）
信号自动化 篇1
安全型继电器是铁路信号继电器的主要定型产品，采用24V直流系列的重弹力式直流电磁继电器，其基本结构是无极继电器。电磁原理使其吸合，依靠重力使其复原。信号机和信号表示器构成信号显示，在列车提速的情况下，迫切需要将机车信号主体化，其显示方式也逐步实现数字化。轨道电路有调整状态、分路状态和断轨状态三种最基本的工作状态，其基本参数有道岔电阻、钢轨阻抗等。信号设备大体上可以分为车站联锁设备、区间闭塞设备、机车信号和列车运行控制设备、调度监督和调度集中、驼峰调车、道口信号设备等，信号现代化的方向是数字化、网络化、智能化和综合化。
1 铁路信号继电器
(1) 继电器的基本原理。由接点系统和电磁系统两大部分组成，电磁系统由线圈、固定的铁心、轭铁以及可动的衔铁。接点系统由动接点、静接点构成。 (2) 动作原理。当线圈中通入一定数值的电流后，由于电磁作用或感应方法产生电磁吸引力，吸引衔铁，由衔铁带动接点系统，改变其状态、从而反映输入电流的状况。可以说明继电器最基本的工作原理：可见，继电器具有开关特性，利用其接点的通、断电路，从而构成各种控制表示电路。 (3) 继电器的作用。能够以极小的电信号控制执行电路中相当大的对象，能够控制数个对象和数个回路，也能控制远距离的对象。有着良好的开关性能：闭合阻抗小、断开阻抗大，有故障→安全性能，能控制多回路、抗雷击性能强、无噪声、温度影响小等。在以继电技术构成的系统中，大量使用，在以电子元件和微机构成的系统中，作为接口部件，将系统主机与信号机、轨道电路、转辙机等执行部件结合起来。
2 安全型继电器
AX系列安全型继电器是直流24V系列的重弹力式直流电磁继电器，其典型结构为无极继电器，其它各型号都是由其派生而成。因此，决大部分零件都能通用。
2.1 插入式和非插入式
外观上是否有防尘罩，前者单独使用，后者匝内使用。
2.2 型号的表示法
采用汉字拼音字母和数字表示，字母表示继电器种类，数字表示线圈的阻值，例如：(图1)
2.3 安全型继电器的结构和动作原理
(1) 无极继电器：结构：电磁系统(线圈、铁心、轭铁、衔铁)接点系统(拉杆、动静接点组);动作原理：电→磁→力→动作拉杆，F吸引力>F重力为吸起状态。F吸引力
3 铁路信号中的继电器的应用
应用继电器构成的各种控制表示电路，统称继电电路。
(1) 选择继电器的一般原则。继电器的类型、线圈电阻，应满足各种电路的基本要求。电路中串联使用继电器时，串联继电器的数量满足电压的要求。继电器接点通过的电流不应小于电路的工作电流，必要时采用并联。继电器接点数量不够时(不能满足电路要求时)，设置复示继电器反映主继电器工作状态。电路中串联继电器接点时，接点的接触电阻满足电路要求(不影响电路正常工作)。 (2) 继电器的表述。继电器的名称符号根据主要用途和功能命名。如：按钮继电器为AJ，信号继电器为XJ等。对于同一功能和作用的继电器不止一个时，名称必须加以区别。如：XLAJ, SLAJ等。 (3) 继电器的定位。1) 继电器的定位状态必须和设备的定位状态一致。如：信号机以关闭为定位状态;道岔以开通定位为定位状态，轨道电路以空闲为定位状态。2) 继电器的落下状态必须与设备的安全侧相一致，满足故障——安全原则。如：信号继电器落下——信号机的关闭，轨道继电器的落下——轨道电路被占用。在电路中，凡是以吸起为定位状态的继电器，其接点和线圈均以“↑”符号表示，凡是以落下为定位状态的继电器，其接点和线圈以“↓”表示。3) 继电器的符号，对于线圈必须注明其定位状态箭头和线圈端子号。对于其接点只须标出其接点组号，而不必详细标明动、前、后接点号。但必须标出箭头方向。
4 继电器线圈的使用的要求
必须满足继电器的工作安匝和释放安匝。串联：前后线圈串联;如：JWXC-1700。并联：前后线圈并联;如：JWXC-850/850。单线圈使用时，为了保证得到与两线圈串联使用同样的工作安匝，通过线圈的电流必须比串联时大一倍，所消耗功率也大一倍。此时，电源容量要大，线圈易发热。因此，继电器大都采用两线圈串联使用的方法。但当电路需要时，也采用分线圈使用的方法。两线圈并联使用时，所需电压比串联时低一半，一般使用在较低电压的电路中。
参考文献
[1]25HZ相敏轨道电路 (第三版) .人民铁道出版社.
[2]陈广存.铁路信号概论.
[3]铁路信号基础设备.西南交通大学出版社, 2008.
[4]铁路信号新技术概论 (修订版) .中国铁道出版社.
信号自动化 篇2
1设计目的
本次课程设计旨在通过回顾学过的区间相关知识设计并利用AutoCAD软件绘制区间信号设备平面布置图，区间移频柜设备布置图，区间综合柜设备布置图和通过信号机点灯电路。熟练掌握公里标的含义，信号机的布置和命名，设备的配置和点灯电路等实际的高于课本的专业知识，为我们以后参加工作夯实基础。
2设计内容及要求
绘制区间信号设备平面布置图，区间移频柜设备布置图，区间综合柜设备布置图和通过信号机点灯电路。熟练掌握公里标的含义，信号机的布置和命名，设备的配置和点灯电路等专业知识。
设计原理：ZPW-2000A系统由调谐区、匹配变压器、补偿电容、传输电缆、发送器、接收器、衰耗盒、电缆模拟网络组成。
发送器用于产生高精度、高稳定移频信号源,系统采用N+1冗余设计，故障时通过FBJ接点转至“+1FS”。
接收器采用A、B双机并联，A主机输入接至A主机，并同时接入B主机；B主机输入接至B主机，并同时接入A主机；A主机输出与B主机输出并联，动作A主机的执行对象；B主机的输出也是类似的。
调谐区由主轨和短小轨组成，主轨道信号传至本区段接收器，调谐区小轨道信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成小轨道电路轨道继电器执行条件（XG、XGH）送至本轨道电路接收器，做为轨道继电器（GJ）励磁的必要检查条件之一。
衰耗盘用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送接收故障，轨道占用表示及发送，接收用+24电源电压，发送供出电压和接收GJ、XGJ测试条件。正方向调整用a11～a23端子，反方向调整用c11～c23端子。
3设计图纸说明
3.1区间信号平面布置图
我设计的K14站中有16个闭塞分区，上行有九个闭塞分区，下行有九个闭塞分区。在区间信号平面图的绘制中包括进站信号机、出站信号机和通过信号机的布置和命名，反向进站预告标的设置，各闭塞分区载频的配置，补偿电容的配置以及确定区间各区段的长度及命名。如附图QJKS-01所示。
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3.1.1区段长度的设置
本次设计站绘制区间信号平面布置图分了18个区段，每个区段的划分以电气绝缘节为分界点，但是进出站的地方用机械绝缘隔开。车站以坐标K8814+000为准，而车站与区间的交接点是进站信号机，车站的长度为3000米左右，四个进站信号机据信号楼的距离在800~1500m之间。因此先确定四个进站信号机的位置，然后向两侧推来布置区间的轨道区段。为保证行车安全，闭塞分区必须要有足够的制动距离，按照区间具体情况设置各闭塞分区的长度，每个闭塞分区的长度以1200～1400m为准。3.1.2信号机的设置及命名
(1)信号机设置的原则
①闭塞分区长度应满足各种列车制动距离的要求，两架信号机之间的距离以本闭塞分区的具体情况为准。
②区间通过信号机应在车站进站、出战信号机位置确定之后才能布置。③上、下行方向的通过信号机，尽量的并列设置。
④信号机应设在列车运行方向的左侧或其所属线路的中心线上空。
⑤在下行方向有一架下行出站信号机XⅠ和一个反向进站信号机XF，上行方向也有一架出站信号机SⅡ和一个反向进站信号机XF，本区间采用三灯四显示，并且三接近的通过信号机上加三根短斜线，二接近的通过信号机上加一根短斜线。设短斜线的目的有两个，一个是起预告作用，另一个是与其他的通过信号机加以区别。
(2)信号机的命名
信号机位置确定后，应进行编号，一般以信号机坐标公里数和百米数组成，下行编奇数（如88163），上行编偶数（如88164）。
(3)区间载频配置原则
载频设置的目的是防止由于绝缘节的损坏而导致的信息干扰，可分上行和下行两种。下行区段由1700-1Hz，2300-1Hz，1700-2Hz，2300-2Hz顺序交替配置，特别地，下行正线进站信号机外方第一个区段（即三接近）一般配置2300-1Hz，一离去一般配置2300-2Hz。上行区段由2000-1Hz，2600-1Hz，2000-2Hz，2600-2Hz顺序交替配置，上行正线三接近一般配置2600-1Hz，一离去一般配置2600-2Hz。
(4)轨道区段的绝缘节
在本站的闭塞分区与邻站的闭塞分区的交界处都设置分界点。车站采用机械绝缘，区间内采用电气绝缘，两种绝缘方式的轨道电路具有相同的传输长度。
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(5)轨道区段命名
除了X1LQG和S1LQG，其余轨道区段都用其防护的通过信号机的公里标命名，比如88163G（详见附图QJKS-01）。3.1.3反向进站预告标的设置
反向进站预告标分为3级，第一预告标设置在距离反向进站信号灯1100m处，第二预告标设置在距离反向进站信号灯1000m处，第三预告标设置在距离反向进站信号机900m处。
3.1.4站内叠加ZPW-2000闭环电码化补偿电容
根据通道参数并兼顾低道床电阻道床传输，选择电容器容量。使ZPW-2000电码化传输通道趋于阻性，保证ZPW-2000电码化具有良好传输性能，同时尽可能降低对原有站内轨道电路影响。
(1)设置原则
当电码化轨道长度超过300m时，必须设置电容补偿。(2)电容选择
1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz（含-
1、-2型）区段，电容容量分别为：55µF、50µF、46µF、40µF。
(3)设置方法
补偿电容按照等间距设置，其具体方法如下：
Δ=L（轨道电路长度）/Σ（电容个数）
式中 Σ——数量，Σ=N+A； 其中 N——百米位数，A——个位、十位数为0时为0，个位数不为0时为1；
Δ——等间距长度，轨道电路两端与第一个电容距离为Δ/2，安装允许误差±0.5m 3.2区间移频柜设备布置图
区间移频柜由零层组合和双套设置的衰耗盘，发送器，接收器组成。其各个设备的具体说明如下：
(1)移频柜零层有五个四柱电源端子板，从D1到D5，每块电源端子板对应四个熔断器（RDn，n=1、2、3……20），共二十个。因每个区段都需要两个熔断器分别提供给区段的发送器和接收器，因此对应区间信号平面布置图中显然需要2个移频柜。在区间移频柜中，单数的熔断器是10A的，双数的熔断器是5A的。
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(2)移频柜内有十个3×18柱端子板，用于区间移频柜内各种设备之间的配线。(3)每个移频柜有5个纵向组合，每个纵向组合放置两个闭塞分区的轨道电路设备(发送器、接收器、衰耗盘各两个)，由于轨道占用灯设置在衰耗盘上，只要将移频柜设备按照线路闭塞分区顺序放置在移频柜上，通过衰耗盘轨道占用灯红灯指示即可反映列车在线路上的行进情况。一个移频柜从左到右依次一层布置五个区段，两层共可布置十个区段。按照已经绘制的区间信号平面布置图上的区段名称和相应的载频，从左至右，依次配置。先配下行的五个闭塞分区，从88061G一直到88189G配置在上面一层。从88078G一直到88204G配在下面一层。填写配置表时不仅要填写轨道区段名称还要把每个轨道区段相应的载频也填上。因每个纵向组合的两个接收器采用成对双机并联运用，每一个组合由本接受主机和本组合另一接收并机两部分构成。由于发送器采用“N+1”冗余系统，因此要在移频组合内设置“+1FS”。如附图QJKS-02所示。
3.3区间综合柜设备布置图
区间综合柜共有10层，分别编号为0到9。其各层的具体说明如下：(1)1-4层为放置隔离变压器的位置，每个组合匣可放置6个。在我所画的区间综合柜设备布置图中从第1层开始放置的是上行轨道区段的隔离变压器，第3层放的是下行的隔离变压器，在填写隔离变压器时离去区段不设隔离变压器，填写时从左到右依次填写。1-4层中的RD1～RD6为断路器，均为1A。
(2)5-9层为站防雷和电缆模拟网络组匣，每个组匣可放置4个闭塞分区（JS和FS）的电缆模拟网络单元(8个ZPW.PML)。在填写时从第9层开始填写下行方向各轨道区段的FS和JS。如果第8层填满，那么依次填写第7层，从第5层开始填写上行方向各轨道区段的FS和JS。填满后依次填第6层。
(3)零层D1～D30为18柱端子板，按照已经绘制好区间信号设备平面布置图上的轨道区段名称，从左至右，按以上所说的方法依次配置综合柜。如附图QJKS-03所示。
3.4通过信号机点灯电路
在我设计的通过信号机点灯电路中，我设计的是一接近区段88089G的通过信号机的点灯电路。如附图QJKS-04所示。
设计中用到的继电器有QZFJ，DJ，2DJ，GJF，1GJ，2GJ。其中，GJF是一接近区段即88089G轨道继电器的复示继电器，1GJ是二接近区段即88103G轨道继电器的复示继电器，2GJ是三接近区段即88117G轨道继电器的复示继电器。
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用1GJ和2GJ来区分点黄灯、绿黄灯和绿灯。当本区段和二、三接近区段都是空闲时，GJF↑和1GJ↑、2GJ↑，则点绿灯。当本区段和二区段空闲，GJF↑和1GJ↑，三接近区段有车占用2GJ↓的情况下，点绿黄灯。在仅仅本区段空闲即GJF↑，而二接近区段占用即2GJ↓的情况下，则点黄灯。在本区段有车占用即GJF↓情况下，则点红灯。
各点灯电路的接通公式如下： 红灯：BBⅡ-3
—QZJF71-72—DJ1-2线圈—GJF31-33—H去线—H—H回线—GJF43-41—QZJF82-81—BBⅡ-4。
黄灯：BBⅡ-3—QZJF71-72—DJ1-2线圈—GJF31-32—1GJ31-33—1GJ53-51—U去线—U—U回线—1GJ43-41—GJF42-41—QZJF82-81—BBⅡ-4。
绿黄灯：
①黄灯：BB-3—QZJF71-72—2DJ1-2线圈—GJF51-52—2GJ51-53—1GJ52-51—U去线Ⅱ—U—U回线—2GJ43-41—1GJ42-41—GJF42-41—QZJF82-81—BBⅡ-4。②再点绿灯：BBⅡ-3—QZJF71-72—DJ1-2
线圈—GJF31-32—1GJ31-32—2GJ31-33—2DJ31-322—L去线—L—L—回线—2DJ42-41—2GJ43-41—1GJ42-41—GJF42-41—QZJF82-81—BBⅡ-4。
绿灯：BBⅡ-3—QZJF71-72—DJ1-2线圈—GJF31-32—1GJ31-32—2GJ31-32—L去线—L—L回线—2GJ42-41—1GJ42-41—GJF42-41—QZJF82-81—BBⅡ-4。
4总结
通过本次课程设计我完成了区间四张图的绘制，在对每一张图进行规划和布置的时候都用到相关AutoCAD的知识，因此对于所学的知识有了一定的巩固，最重要的是第一次把学到的知识运用到实际中去，并能更加熟练的使用CAD绘图。通过本次课程设计对于区间信号自动控制的相关知识有更进一步的理解，在这次的课程设计中，我意识到了设计中有很多平时课程中没有遇到的问题，当遇到这些问题时，更多的是需要请教老师和同学，还有自己翻看课本，不要害怕困难，而是要知难而进，这样才能对提升自我，升华自我。最后，在经过了五次答疑，和大家下来的努力后，这次区间课程设计结束了，相信通过这次课程设计，我们在今后的学习和工作中都能得到更多的经验，为今后的发展打下良好的基础。
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附图一：K14站信号平面布置图 附图二：区间移频柜设备布置图 附图三：区间综合柜设备布置图 附图四：
信号自动化 篇3
关键词：非标准视频信号；同步信息；自动提取
中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 02-0020-01
近年来，随着计算机数字信号处理设备的快速发展，非标准的视频信号正广泛的应用于不同的工业电视和广播电视行业当中，它在进行视频检测时不具有特别明显的同步信号，同时，这种非标准的视频信号频率、格式都是事先所不知道的，在受到外界环境的干扰下会随着时间的变化而变化[1]。
一、概述
视频的同步标准信号是系统中最重要的控制部分，在对视频信号进行采集和显示时，对于同步的精度标准都有严格的数据控制。在现在所有的同步视频信号发生器上，其设计都是采用针对着标准控制式的电视所具有的接收信号来实践的，有时也会利用可以对其进行编程的逻辑器件来分离电视中的视频同步信号[2]。
目前，如果要实现非标准视频信号的稳定，就需要采用一些其他的途径来将产生的信号和视频的接收信号保持一致。现在，在电视行业很多都是采用频率合成的方法来对视频产生同步信号，然后在对视频信号进行采集，通过操作人员的观察对采集的图像变化做出相应的调整。但是这种采集方法具有着产生时间过长和需要操作人员具有专业技能的缺点。由此，这种逐步分层求精的分层方法就在电视行业发挥着它的显著特点。
二、原理
通过固定的频率，时钟信号再经过分频所产生的行同步信号，其精确度是无法满足这种非标准视频信号所要求的稳定性的。通过频率细分的方法在信号产生行同步信息时，会发现其原理是品振通过行分频和行细分在产生的行同步信号中通过控制采集电路对品振进行偏差检测来进行的[3]。在这种原理的作用下，就能够只要在行同步信号的精确度上得到满足，那么其在此基础上的行分频也就能够得到满足。这种能保证视频信号获得较高精确度的情况，就可以保证最后图像的锁相精度。
三、算法
在对非标准情况下的视频信号的同步信息进行自动提取时，通常都是采用全自动的分层提取算法他，通过对行分频数和行细分数来进行调节，来对视频信号所产生的频率进行分析的。
（一）频谱分析
任何格式所具有的视频信号，在时间的排列上都会周期性的存在着信号区和消隐区，这种分布的周期就是行同步周期。具有固定模式周期的视频信号，其频谱都是以行频的主谱线为引导的。所以说，在将视频的信号转换到频域时，就要采用频谱分析的方法对行同步的信息进行粗略的提取。
（二）行频粗调
在对行进行粗调时，可以通过再现视频图像的倾斜方向来对视频信号进行同步的检测。当检测的图像向右倾斜时，就表示当前情况下的行频高于视频图像的信号真实行频。反之，当检测的图像向左倾斜时就表示当前情况下的行频低于视频图像信号的真实行频[4]。在事先不知道视频信号内容的情况下，不管任何格式的视频信号都会出现存在周期性分布的消隐区。这时，消隐区所倾斜的方向就是视频图像所倾斜的方向。在行频的粗调过程中，由于这种算法只需要大致的倾斜方向就能对行频数进行调节，所以对视频接收的信号空间参数就能进行较粗的量化。
（三）行频细调
对行频进行细调，其最主要的目的就是可以在粗调的范围内寻找最好的行细分数。为了能够得到较高准确度的视频行同步信号，就可以采用这种逐个识别的方法来对最后的行进行细分数的计算，这就是二分检索分治算法[5]。利用这种算法，可以利用检索范围的中间值来对视频图像的倾斜角度进行计算。这种算法能够将检索的范围的最大化缩小一半，在此基础上可以大幅度的减少对视频信号程序的执行时间。
（四）自动锁相
视频图像在漂移的过程中，最明显的变化就是可以消除隐患区的变化位置。在隐患区的周围，通过对其位置的变化就能判断图像所漂移的方向。当图像当前的行频高于真实行频时，就表示图像在向右漂移，就要加大行细分数，反之就要减少行细分数。在经过自动锁相的处理时，可以使图像处于稳定的状态，为图像在进行后期处理的过程中奠定基础。
四、结论
通过对非标准情况下的视频信号的同步信息进行自动提取时，在对其的计算中可以发现，计算机的视频泄漏现象是典型的非标准视频信号。在视频图像出现大量分散的斑状噪声时，这就是操作人员根据以往的经验，考虑到计算机中很多有用的信息是通过电磁辐射来与外界中的各种信号混扎在一起形成的，这样就能够避免在对视频检测时丢失了关键的行消隐信息。在接收机进行转换前，如果没有对天线所接收来的信号进行任何措施的预处理，那么就能更好的保留检测的图像所具有的信息，同时也能进一步的提高视频图像在对图像电路进行锁相的范围。
五、结语
文中通过采用逐步求精的分层分段算法，对倾斜图像中漂移图像和倾斜角度的相位差进行的运算，发现非标准的视频信号在其自动提取的过程中，可以自动对视频当前的偏差大小和方向进行识别。通过控制视频的信号发生器，可以对行进信号进行细分和分频，能够快速准确的产生非标准视频的同步信号。利用这种图像自动识别检测系统，可以对视频信号进行快速的检测，同时能够广泛的应用于各种非标准的视频、图像信号的处理和采集领域，对现代社会的电视行业有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1]杨波，汪同庆，叶俊勇.一种直线提取的新方法[J].计算机工程，2009（01）：98-102.
[2]乔双，宋建中.外置式非标准视频同步信号发生器的设计[J].光电工程，2009（10）：76-78.
信号自动化 篇4
1 现状
无线广播电视发射台主要是将接收的信号源, 通过利用台内的链路环节传入发射机, 从而将节目传送出去。在传送电视节目时, 发射台通常会接收几种信号, 包括ASI、SDI等信号。在传送广播节目时, 发射台接收的信号包括AES/EBU等信号。一般情况下, 每套节目都会有多个信号源的传播路径, 这是为了使信号来源更加有效和安全, 而且每个信号源都经过分配器, 从而使其实现信号分配的功能, 并将信号传送到相应的切换和监测系统。在发射台中, 信号切换器依靠有无信号来完成切换功能, 从而使信号输出更加安全, 整个切换系统既支持自动切换, 又支持人工手动切换。其中, 发射机在发射信号时包括几种类型, 有开路模拟电视信号以及FM/AM广播信号, 除此之外, 还有DTMB国际地面数字信号。根据上述系统链路的特征, 自动化监测系统可分为两个部分, 一部分是处理层, 另一部分是展示层。
处理层:使用嵌入式的板卡结构, 将各种信源、信号及天线接收, 从而对其进行监测, 并把得到的数据传送到网络中。
展示层:通过监测主机, 从而获取网络中的信号, 使节目能实现多画面显示, 并且对其画面及质量进行监测。如果监测的信号出现问题, 能自动转化成语音或文字的形式通知机房人员, 使问题能得到及时的解决。当然, 通过整理报警信息, 同时与智能分析相结合, 能在关键时刻进行远程控制。
机房自动化信号监测系统由两部分组成, 一部分是嵌入式信号监测系统, 另一部分是多画面监测系统。
2 遵循原则
2.1 稳定安全。
使用嵌入式的设备, 不管是在信号监测方面, 还是故障报警方面, 或者是设备监测方面, 都使用嵌入式板卡, 全部模块运用热插拔的手段。从而使监测系统在运行期间更加安全, 并且加强系统运行的稳定性。
2.2 业务流程。
在用户模式的选择上, 重视发挥部门职能, 并简化整个业务流程, 根据目标的引导, 从而实现结果的输出。同时, 系统要尽可能的避免配置复杂化, 并减少重复输入现象发生的次数。
2.3 易于维护。
加强对子系统的维护工作, 使设备能进行自我诊断以及报警, 而相关维护人员在排除故障时, 只要更换对应的模块即可, 无需再对系统进行重新配置。
2.4 规范标准。系统硬件接口按照国家标准进行设计, 而且相关协议也要符合广电总局的标准。
2.5 灵活扩展。
在监测系统中, 其前端使用全IP构架, 能支持所有信号的输入, 在监测模式上采用分布式, 并严格遵循开放协议, 从而使其能与其它软件或设备进行对接。
3 监测系统
3.1 嵌入式。
嵌入式的监测系统可在复杂的机房环境中稳定运行, 该系统主要由几个部分组成, 分别为嵌入式监测板卡以及工业机箱, 除此之外, 还有电信级直流供电电源。3.1.1嵌入式核心监测板卡。该监测板卡使用的是DSP+FPGA构架, 可保证设备能安全运行, 使硬件计算功能和数据处理能力得到充分发挥。板卡能对自身的部件或故障进行检测, 一旦发现问题, 还能及时报警, 故障报警是由板卡CPU模块和相关故障在监测前端生成的。板卡通过打包所有信号的IP, 并利用网络组播技术, 从而实现数据的传输功能。相关信号被IP封装后, 便能任意调度、监看以及录制, 而且在实际的项目施工中, 也会使接线工作更加方便。在嵌入式核心监测板卡中, 数字信号监测板卡也是其重要的组成部分, 如图1所示, DTMB数字电视信号监测板卡。3.1.2工业机箱。工业机箱的设计采用机架式, 四块功能板卡可实现同时插入并且支持混插。其中, 功能模块设计使用的是后装载式, 可实现热插拨。而在其内部, 使用的是可插拨抽取式的风扇模块, 它可以促进其内部的空气流通, 具有冷却散热的作用。3.1.3电信级直流供电电源。电源的设计采用的是机架式, 可实现三路交流输入, 并支持输出三路12V直流, 在电源模块方面有三组150W电源, 可自动进行负载均衡, 并能备份冗余热。其中, 电源模块采用的是后装载的形式, 能进行热插拨, 不仅支持过温和过流, 也支持过压, 除此之外, 它还具有短路保护功能。它能接收来自远程的网络电源指示, 同时能实时监测工作温度, 并能在发现问题后及时报警。
3.2 多画面监控系统。
通过对相关节点进行监测, 对所传输的节目进行实时掌控, 自动排查节目故障, 并对发现的故障及时报警。在该系统中, 对节目进行监测并对组合画面进行监听。除此之外, 多画面监控系统的构成比较简单, 它是将多画面报警主机结合在一起组成的系统。
多画面监测系统主要是将传输的节目, 通过多画面主机传送到交换机上, 并对传输内容进行实时的监测和报警, 从而保证节目的安全播出。
4 综合报警及管理
系统拥有多种报警方式, 从而提醒机房人员及时排除故障, 其中包括语音提醒、状态灯提醒等方式。在使用语音报警时, 需要汇总多个监测点的报警信息, 并将报警信息做好分类。同时, 可根据报警信息自动生成相应的语音文件, 而且无需重新录音。
在系统运行中, 会对系统内部产生的故障和参数进行记录, 并可以方便其及时查询。在进行查询工作时, 可根据错误发生的时期和类型以及相关频道等方面, 从而进行系统查询工作。
它的用户管理权限分为两个部分, 一部分是超级用户, 另一部分是普通用户, 其中, 超级用户能任意控制系统用户, 对其进行增加或者删除, 而普通用户则不能。
结束语
综上所述, 本文通过建立自动化信号监测系统, 从而实现自动排出机房故障, 并通过相关的报警手段, 进而通知工作人员及时排除故障, 这种系统形式避免了只依靠值班人员进行排除故障检查的工作, 并且系统的效率得到了不断提升。
摘要：无线广播电视发射台为了保证视频的正常播出, 一般是通过人工值守的形式对其进行监测。如今发射台需要播出的频道在逐渐增多, 仅依靠人工进行排查故障的工作难度比较大, 一旦没有及时排除故障, 将会导致停播等事故。为了避免发生停播事故, 亟需建设自动化信号监测系统, 以更好的进行故障排除工作。主要阐述通过使用相关技术, 建设自动化信号监测系统, 从而保障播出安全。
关键词：发射台,自动化,嵌入式监控,多画面显示
参考文献
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信号自动化 篇5
实现调车信号监控装置自动控制的设想
由于机车监控器不能对调车信号进行自动控制,经常发生乘务员在调车作业时,因未确认调车信号,而冒进调车信号机,已成为调车作业惯性事故.为扼制调车作业闯“蓝灯”的惯性事故,设想利用机车“防撞土挡装置”通过较少的.投入改造,实现时调车信号的自动控制.
作 者：黄仕军 作者单位：上海铁路局合肥机务段刊 名：上海铁道科技英文刊名：SHANGHAI RAILWAY SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(3)分类号：U2关键词：调车信号 监控装置 自动控制
信号自动化 篇6
1 PSK/FM二次调制信号
PSK/FM二次调制信号外调制为FM调制, 内调制为PSK调制, 二次调制框图如图1所示。
图1中D (t) 为二进制数字信息序列, 在多进制相移键控 (MPSK) 信号中, 载波相位有M种取值, 信号模型为[4]
式 (1) 中Tb为码元宽度, g (t) 为成型滤波器波形, 滤波器滚降系数α可根据需要进行设置, fc1为载波, θM为M个可能的相位取值, 且在同一码元内取值相同。
PSK调制完成后再经过FM调制形成PSK/FM二次调制信号, 表示为
式 (2) 中, Ac为幅度, fc2为FM的载波频率, KFM为调频系数, 一般取KFM<<1。FM调频信号的另一重要参数调制指数h定义为信号允许的最大频偏与调制信号最高频率的比值, 即由式 (2) 可得
式 (3) 中, ωM为调制信号的最高频率, Max用于取信号幅值的最大值。FSK/FM调制原理与PSK/FM类似, 这里不再单独介绍。
实际通信中, FM调频只能对实信号进行调制, 而通常正交调制器产生的PSK信号为正交两路复信号, 只能对其同相分量或正交分量进行单独调制, 这就要求每个分量都完整地包含PSK基带信号的信息, 由正交调制原理可得, 要满足该条件内调制PSK信号必须有载波分量, 即fc1≠0, 同时为了保证FM解调后能低通滤波恢复PSK基带信号, fc1应大于信号的符号速率fb。
式 (2) 可写为
令x (t) =∫Re (s PSK (τ) ) dτ, 对式 (4) 进行三角函数运算及泰勒纲数展开, 并化简得到[3]
对式 (5) 进行傅里叶变换, 其频谱表达式为
式 (6) 中, X (ω) 为x (t) 的傅里叶变换, 综上所述, PSK/FM二次调制信号的频谱近似表现为调频信号, 除了载频外, 还包含基带信号频谱经平移和幅度变化后的分量, BPSK/FM的频谱如图2所示。
2 FM信号盲解调
FM二次调制信号表现出同FM类似的特征, 在信号识别时, 因为外调制的原因, 会首先被识别为FM信号, 要想进一步的识别内调制类型, 需要进行FM解调恢复内调制信息, FM解调采用正交相干解调, 由于全盲条件下, 没有信号的先验信息, 需要对其带宽、载波频率进行估计, 参数估计的精度会直接影响解调器的性能, 带宽、载波估计的方法很多这里不再赘述, 具体可参看文献[6, 7], FM盲解调的原理框图如图3所示。
FM解调后, 得到的是带有载波的内调制信号的同相分量或正交分量, 进行Hilbert变换得到复解析信号, 对其进行载波恢复后再进行识别。
3 信号自动调制识别方案
待识别的信号集为{BPSK、QPSK、BPSK/FM、QPSK/FM、FSK/FM}。从信号的瞬时特征出发, 提取出2个特征参数将信号识别出来。
3.1 参数设计
3.1.1 改进的包络特征参数RNew
信号的包络特征参数R反映的是信号包络的变化程度[8]。PSK类信号受成型滤波器和瞬时相位跳变的影响, 其瞬时幅度波动明显增大, 而FM、FSK信号属于恒包络信号, 可以通过该参数将PSK信号同其余信号分离开来。
常用的信号包络特征是直接对接收到的信号进行包络特征分析, 但由于瞬时幅度特征在低信噪比下受噪声影响增大, 差异减弱, 导致该参数抗干扰性能欠佳, 改进后的包络特征使用接收信号的自相关函数作为其输入信号, RNew定义如下
式 (7) 中, R (τ) 为信号的自相关函数, σ2为自相关瞬时幅度的方差, E为均值, 计算中为保证量纲一致, 对均值作了平方处理。
FM信号的自相关函数可表示为
FSK信号的自相关函数可表示为
式 (9) 中, Eb为码元内正弦脉冲信号的能量, Tb为码元周期, ωi为第i个载波频率分量。
对PSK信号, 其自相关函数可表示为
由式 (8) ~式 (10) 可知, FM信号的自相关函数受时延τ和调制信号m (t) 积分的影响, 但由于余弦函数的作用其瞬时幅度恒定不变。FSK信号的自相关函数只与时延τ有关, 其瞬时幅度也恒定不变。PSK信号的自相关函数除了受时延的影响, 还受升余弦函数自相关的影响, 可以发现经过自相关后, FM、FSK依然是恒包络信号, 而PSK信号瞬时幅度差异被放大, 有效的改善了包络参数的识别性能。对信号集内的信号在不同信噪比条件下进行了仿真, 得到常用和改进后的包络参数特征图如图4、图5所示。
由图4、图5可知, 常用包络参数在12 d B处, 特征值已比较接近, 不能识别出PSK类信号, 而改进后的参数特征在-8 d B处仍表现出较大差异且较为稳定, 故改进后的参数能在更低的信噪比下将PSK类信号识别出来, 有效的改善了识别性能。
3.1.2 基于谱线特征的参数Spn
不同调制方式的信号经过非线性变化后往往具有丰富的谱线特征[9]。对于PSK类信号, 其n次方谱表现出丰富的谱线信息, 如BSPK信号的2次方谱、QPSK信号的4次方谱含有明显的离散谱线, 故可以通过检测信号的n次方谱是否存在离散谱线将这类信号识别出来, 信号n次方谱检测参数Spn定义为
Spn用于反映信号n次方谱的波动情况, 当有离散谱线存在时, n次方谱波动较大, 当离散谱线不存在时, n次方谱较为平坦, 通过设置阈值加以区分。
3.2 分类器设计
根据上文对信号特征及特征提取算法的讨论和分析, 提出了一种基于决策树的信号调制自动识别算法, 共提取出2个特征参数, 设置了4个不同的门限, 完成对{BPSK、QPSK、BPSK/FM、QPSK/FM、FSK/FM}信号的识别, 本文中的待识别信号为经过下变频后的近似零中频信号, 具体的调制识别流程图如图6所示。
4 算法仿真及性能分析
计算机仿真采用Matlab软件实现, 实验条件如下:调相信号BPSK和QPSK的码元速率fb为20Kbps, 频偏Δf为码速率fb的0.05倍, 采样率fs为带宽Bw的4倍, 成型使用升余弦滚降滤波器, 滚降系数α为0.35;2FSK信号码元速率fb为20 Kbps, 调制指数为1, FM二次调制内调制采用上述BPSK、QPSK、2FSK信号, 调制指数h为0.5, 内调制信号载波等于码速率, 参与识别的信号采样点数为4 096点, 在高斯白噪声环境下, 信噪比在-5~35 d B范围内变化, 在每个信噪比下进行100次蒙特卡罗实验, 统计不同信噪比条件下信号的识别率, 信号识别率曲线如图7所示。
由图7可知, BSPK信号在0 d B时, 识别率能达到90%以上, 当信噪比高于2 d B时, 识别率达到了100%, QPSK、FSK/FM信号在-5 d B识别率达到了100%, 识别效果较好。PSK/FM信号的内调制为PSK信号, 在盲解调过程中由于参数估计精度的原因, 导致PSK信号相位信息有一定的损失, 识别效果有所下降, 在SNR高于4 d B时, 识别率能达到90%。
改变仿真参数设置条件, 包括数字信号的码速率fb、频偏Δf、成型滤波器滚降系数α以及FM调频信号的调制指数h, 采用相同的方法进行仿真。
测试发现在表1给出的参数范围内, 仍能达到相同的识别效果。综上所述, 本文提出的算法抗干扰能力强, 适应范围广, 能在较低信噪比下达到较为理想的识别效果。
5 结束语
针对卫星链路中常用的二次调制信号和PSK类进行了识别研究, 通过提取信号时域频域的瞬时特征, 提出了一种基于决策树的调制识别算法, 完成了对信号{BPSK、QPSK、BPSK/FM、QPSK/FM、FSK/FM}调制方式的自动盲识别。该算法简单易于实现, 通过计算机仿真表明, 在不依赖先验信息的条件下, 算法对载波频偏、码速率、滚降系数、调制指数不敏感, 抗干扰能力强, 稳健性高, 能很好的满足非协作通信中信号调制识别的要求。
摘要：研究了卫星通信中常用的二次调制信号和PSK类信号的自动盲识别算法。从信号时域和频域出发, 提取了能反映调制方式差异的瞬时特征, 并对这些特征进行了理论分析。在区分非恒包络信号时, 引入了自相关处理, 改进后瞬时幅度包络特征差异更加明显, 在对二次调制信号进行识别时, 引入了FM盲解调用于恢复内调制信号, 内调制PSK信号的识别采用基于谱线特征的识别算法。最后通过计算机仿真验证了其识别性能, 在信噪比不低于4 dB时, 对信号集内的信号识别率达到90%以上。
关键词：二次调制,调制识别,FM盲解调
参考文献
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自动武器膛口信号检测 篇7
关键词：膛口信号,电路,仪表放大器,滤波,Filter Wizard
0 引言
自动武器弹丸初速测定是枪弹及火药的研制和鉴定中的基本实验项目,也是衡量自动武器弹药弹道的参数之一。本文讨论轻武器膛口出弹信号检测方法,并给出信号调理电路。
1 工作原理
如图1所示为弹丸膛口测量系统装置示意图,最外线圈是直流供电的励磁线圈,内层为感应线圈,从感应线圈出去接信号调理电路。首先介绍工作原理。
在静态情况下,直流稳压供电给励磁线圈产生一稳定磁场。当弹丸穿过线圈的过程中,弹丸充当了电磁线圈介质而改变了磁场分布,导致磁通发生变化。根据电磁学公式
U为通电线圈感应电动势;Φ为线圈的磁通;t为时间。
线圈两端产生感应电动势即等于时间t内的磁通变化。
2 测试系统原理
弹丸穿过线圈时,感应电动势的强弱与线圈的半径和弹丸的口径有关[1]。试验验证的信号幅值为几个毫伏,经过放大电路放大1 000倍可达到便于示波器或A/D转换能够接受的几伏特,如图2所示为测试系统的系统框图。
3 前置放大电路设计[2]
由于前置放大电路直接放大来自感应线圈的电动势,而传感器产生的信号非常弱,很容易受到噪声污染,故需采用高精度、高稳定性、高输入阻抗低输出阻抗、高共模抑制比、低噪声和抗干扰能力强的仪表放大器。本设计采用双低功耗双极型运算放大器AD706,该放大器具有工作电压宽(±2～±18 V),输入阻抗高,输入失调电压低,输入失调电压漂移小等特点。如图3所示,设计的AD706组成的放大倍数为100倍的双运放仪器放大器电路。
电路中R1=R4=49.9 kΩ;R2=R3=49.9/(0.9G-1);R7=99.8 kΩ/(0.06G),G取100计算,取电阻标准系列值R2=R3=560 Ω,R7=20 kΩ变阻器。根据计算取到R7=16.5 kΩ时,得到图4所示的输入输出放大对比波形图。图中的波形在频率3 kHz,4 mV的交流输入得到,图4显示输出滞后输入18.939 μs,放大倍数94与预计有偏差,通过调节R7可以得到理想放大倍数A1。
4 信号滤波
膛口信号检测中,由于来自传感器的信号微弱,易受噪声污染。这些噪声包括环境噪声、电路元器件自身噪声、武器本身振动等。若电源来自市电变换,还含有50 Hz的工频噪声。为缩短滤波器的设计周期,本文采用了Multisim10中的Filter Wizard设计一低通滤波器[3]。
某轻武器弹丸出膛口速度约为300 m/s,图1线圈L为10 cm,则估计的信号频率为3 kHz。考虑速度波动要留有裕量,图5所示为参数设置界面。合理参数设置完成后,自动设计完成图6所示的由OPAMP组成的切比雪夫低通滤波器。由于设定电阻设定2 kΩ,而电容值非系列值,故需做小的改动,使电容值标准化。改动后的电路频率响应曲线如图7所示,满足设计要求。
5 后置放大电路
后置放大电路的目的是进一步为来自线圈的感应电压放大到伏特级,以便于后续处理。由于前置仪表放大了100倍,故后置放大倍数为10倍可以达到伏特电压。采用运算放大器反相输入,经过前后两级放大得到相位相同的输入输出信号。设实际的后置放大倍数为A2,则两级放大倍数为A=A1×A2。
6 电压跟随器
电压跟随器具有高输入阻抗、低输出阻抗的特点,在电路中作为缓冲隔离电路,当在输入和反馈线路上加电阻RP和RF则起到限流保护作用。然而,与无电阻的跟随器相比,因元件多而导致定态误差较大[4]。
7 结语
本文所阐述的膛口信号检测原理方法基于线圈靶原理又不同于线圈靶,该原理已在实践中使用。使用励磁感应线圈,避免了测速时将弹丸磁化过程。设计的放大滤波电路已通过模拟仿真,符合设计需求。
参考文献
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光栅信号直流电平的自动校正 篇8
光栅作为一种精密的测量工具, 广泛应用于精密仪器、坐标测量、精确定位、高精度加工等领域[1]。光栅测量技术是集光、机、电于一体的数字位移传感技术, 它采用光电转换可将机械位置信息转换成相应的数字信号输出[2]。圆光栅测角系统中, 光栅度盘的标尺光栅和指示光栅组成光栅副, 而测角系统就是以光栅副发生相对转动时产生的明暗相间的莫尔条纹为基础的。明暗相间的莫尔条纹随着光栅的移动会产生类似于正弦信号的光强变化, 对此信号进行一系列的处理, 即可获得光栅的相对移动量[3,4,5]。然而在实际的测量中受工艺和成本的限制, 由光栅信号产生的正弦信号往往会发生直流漂移, 这会给测量精度带来较大误差。消除信号中直流电平的方法很多, 比如机械式调整法, 包括调整硅光电池的受光面积, 改变推广电池和光源的相对位置等[6]。很多设计中采用差分放大电路来消除信号中的直流分量[7,8]。此外, 文献[2]中还提到在调理电路中设置高通滤波器来滤除直流分量。本文就此问题利用A/D和D/A转换器, 对源光栅信号的直流漂移进行实时校正, 并将校正后的电平作为比较器的基准电压, 使比较器输出更加精准的计数信号。此方法避免了繁杂的调节, 并且不会增加硬件电路的复杂程度, 结构简单易于实现, 对提高光栅的测量精度具有非常重要的实用价值。
1 系统总体设计
光栅计量系统由光栅光学系统信号采集电路和信号处理电路两部分组成, 其基本工作原理是:被测光栅盘和基准光栅盘每转过一条栅线, 它们各自都会产生一个完整的正弦 (余弦) 信号, 经过差分、放大、整形, 送到控制器进一步处理, 系统原理框图如图1 所示。
当指示光栅相对于标尺光栅发生位移时, 会产生明暗相间的莫尔条纹, 把光电传感器放在不同位置可以得到相位相差90°的正余弦信号, 正余弦信号分别用作计数信号和辨向信号。假设正弦信号作为计数信号, 余弦信号作为辨向信号, 当余弦超前正弦90°时光栅计数器做累加计算, 当余弦滞后正弦90°时光栅计数器做累减运算, 这两路信号经过比较器整形成方波, 送给处理器细分、计数和辨向, 正余弦信号如图2 所示。
比较器整形是提取正余弦的直流分量作为基准比较电压, 实际上由于制造工艺, 机械结构以及光路稳定性等各种原因, 光栅信号的直流电平经常发生偏移, 如果不及时测量直流分量, 系统的测量精度就会大大降低。针对这种情况, 本设计在电路中加入了直流电平校正模块, 通过处理器计算获得信号的直流电平, 并将此电平由D/A反馈给比较器作为比较器的基准比较电压, 使比较器输出更准确的计数信号。加入校正模块能有效避免计数脉冲产生延时和遗漏的情况, 这样就基本解决了直流电平漂移影响处理器计数的问题。
信号送到处理器后, 需要经过一系列处理, 其中重要的一环就是对类似于正弦波的电信号进行细分。细分方法可分为光学细分、机械细分和电子细分三大类, 光学细分、机械细分是通过硬件来实现的, 提高细分精度会使硬件电路变得更加复杂。而电子学细分可利用软件编程实现, 大大降低了硬件电路的复杂程度, 并且具有读数快、精度高, 易于实现测量和数据处理过程的自动化等优点, 因而得到了广泛的应用[9,10]。本文采用了电子细分的方法对比较器输出的信号进行细分。
2 硬件电路设计
本系统的硬件电路设计中的处理器选用含有内置D/A和A/D的SMTM32F103。STM32 拥有先进的性能, 基于集成嵌入式FLASH和SRAM存储器的ARM Cortex-M3 内核, 和8/16 位设备相比, ARM Cortex -M3 32 位RISC处理器提供了更高的代码效率, 在高性能的同时拥有低功耗和大集成度等优点。
硬件电路设计原理:光源发出光, 当度盘相对指示光栅发生转动时, 透过大小光栅的光产生明暗交替的变化, 各个位置的光电传感器将光信号转换为电信号, 单个电信号接近正、余弦信号。为了防止直流电平对后级电路的影响, 同时为了增大正、余弦信号的共模抑制比, 将它们接入差分放大电路, 并设置合适的参数将信号放大到合适的范围。此时将信号分为两路, 一路送往比较器, 而另一路送到处理器的A/D口, 由处理器计算信号的直流电平, 并判断直流电平是否需要校正, 如果需要校正则由D/A端口将校正后的直流电平送到比较器的另一端, 作为比较器的基准比较电压。与通用的固定基准电压的比较器相比, 这种方法可以实时地检测正、余弦信号的直流电平变化, 并且根据直流电平的变化实时调整比较器的基准电压, 这样比较器的基准电压就不会因为信号直流电平漂移而受到太大的影响, 因此比较器能输出更加精准的信号, 此时再将信号输入到处理器的A/D口, 交给处理器处理, 硬件电路设计图如图3 所示。
3 软件设计
软件设计主要是对信号的采样、直流电平校正、辨向、计数进行处理。处理过程如下:经过处理后的sin、cos信号, 分为两路, 一路经过同相回差比较器后, 将正、余弦信号整形成方波信号, 方波信号送至STM32 进行计数与辨向处理;另一路送到STM32 内置A/D引脚, 实时检测正弦、余弦信号的电压值并计算直流电平, 根据电压值与直流电平的变化调整软件细分参数以及整形电路的触发电平。当检测到直流信号与上次测得的值有变化时, STM32 就会通过自带的D/A实时地调整比较器的参考比较电压, 自动校正正、余弦信号的过零点。
程序中的两个中断处理。一个用来计算正弦信号的直流电平和峰峰值并利用正弦脉冲信号控制整数周长计数器的加减。另一个用来计算余弦信号的直流电平和峰峰值并利用余弦脉冲信号判断计数方向。主程序主要完成采样、直流校正、细分和显示任务, 系统软件设计流程图如图4 所示。
4 误差分析
在计数之前, 处理器会对信号的直流电平进行实时检测和校正, 并将校正后的直流电平送往比较器作为基准电平, 使比较器输出更精准的信号。如果不进行比较器基准电平的校正, 比较器就会因为基准电平的不正确而输出畸变的方波信号, 影响处理器计数。假设在测角过程中, 比较器基准电压一直固定不变, 而在某一时刻信号的直流电平往上漂移, 那么比较器输出方波也会发生相应的改变, 如图5 所示。此时的方波占空比变大, 上升沿发生的时间被提前, 导致计数脉冲产生的时间也被提前。相对的, 如果信号的直流电平往下漂移, 计数脉冲则会延迟产生, 若这个时间便停止测角, 由于计数脉冲被延迟, 处理器便会将这个计数脉冲遗漏, 造成了计数误差。另外, 直流电平漂移和信号的变形可能会导致信号幅值一直比比较器的基准电平大, 则方波就变成了一段高电平, 如图6 所示。这样就不能产生计数脉冲, 造成了处理器计数的遗漏, 产生了计数误差。本文采用的方法则能改善甚至消除这种误差。
5 结语
本设计采用电子学细分, 利用软件编程对信号进行辨向和计数, 硬件电路设计十分简单, 减少了干扰源, 降低了成本。在此基础上, 硬件电路中对信号的直流电平实时检测并反馈给比较器的输入端, 使比较器输出更准确的计数信号, 解决了以往光栅测量中直流电平漂移的问题, 基本消除了处理器因直流电平的漂移所带来的计数误差, 从而提高了测量精度。
摘要：在圆光栅作为分度基准的高精度测量仪器中, 测量信号的稳定性直接影响到最终的测量精度。针对实际光栅信号不稳定性产生直流电平漂移的情况, 在电子细分的基础上, 采用了A/D和D/A转换器实时校正直流电平的方法, 解决了实际光栅信号的直流电平漂移影响处理器计数的问题, 降低了测量误差。此方法主要由软件编程来实现, 硬件电路设计简单, 电路的复杂程度低, 有利于提高测量精度。
关键词：光栅,直流电平,漂移,A/D和D/A转换器,校正
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信号自动化 篇9
作为重要的宣传工具, 广播电视台一直肩负着宣传党和国家政策的重要使命。广播电视播出的质量优劣, 直接关系了党的政策宣传与贯彻落实。故此, 对播出质量进行检测非常关键。对于安全播出而言, 不停播是基本要求, 更高一点的要求则是要使播出质量得到确保, 确保播出信号的准确。
1. 系统设计概述
随着时代的变化与发展, 广播电视技术也取得了相应的发展, 对广播电视发射台的管理水平提出了更高的要求, 也对电视台的工作人员提出了更高的挑战。当前, 广播电视台发射台的播出节目范围较广, 主要有以下几方面的传输业务:第一是调频广播, 第二是模拟电视, 第三是数字电视, 第四是手机电视等。在广播电视的播出过程中, 出现重大灾害发生的概率较低, 在平时工作中, 所面对的大多数都是因为受到技术故障的影响, 而产生的播出事故。相关的统计数据研究表明, 90%的原因是因为受到技术故障的影响, 从而导致播出的中断, 或者是传输指标的下降。所以, 在安全播出的工作中, 关键还是要加强播出监测工作。若是没有配置信源备份, 那么一旦出现危及安全播出的隐患时, 就难以快速地启动应急预案来进行处理, 也难以通过事故记录来对其进行查看与分析。所以, 对播出监测进行完善, 是促使安全播出得以圆满完成的关键性措施。
2. 系统的结构以及功能
在播出控制系统中, 播出环节主要分为以下几个环节:第一是信源, 第二是切换, 第三是播出, 一定要对播出链路中的每一个信号节点进行监测, 帮助工作人员对一些威胁安全播出的隐患进行排除。一旦出现播出故障, 能够迅速及时地进行处理, 使其恢复播出。
在播出控制系统中, 主要分四个部分来进行设计, 第一个部分是信源部分, 完成广播、电视节目信源的接收, 当信号需要切换时, 为其提供较为稳定的信号源, 并且为监测提供链接数据。第二个部分是信源切换部分, 完成信源的切换以及调度功能, 为发射机提供相应的信号源。第三个部分是播出监测, 当发射机输出射频信号时, 完成对其的空间接收, 并且为监测提供关键的链接数据。第四个部分是综合管理部分, 主要包含以下几个功能:信号切换控制、电视多画面分割、音频监测、设备监测、监听控制。通过管理服务器对各节点的设备工作参数进行监测, 对系统出现的紧急情况进行处理, 对影响播出危害的隐患进行清除。
3. 各子系统设计的实现
3.1 信源系统
通常在广播电视发射台中, 其信号源主要分为以下三类信号:第一是卫星信号, 第二是光纤信号, 第三是微波或者有线电视信号。我台作为国家广电总局规定的一类台站, 在信号源部分采用三路信号互为主备的方式, 为进一步增加系统稳定性信号, 主用信号采用SDH环网光纤信号, 信号链路采用拓扑结构, 在省广电局控制机房、彩电中心以及其他相关台站进行链路, 任意节点间光纤故障, 均不影响信号传输, 备用信号采用微波信号, 通过彩电中心和发射机房之间的点对点传输, 极大地减少了信号的故障率, 为进一步增强系统的可靠性, 我们采用备用光纤信号作为第三路信号, 第三路信号传输路径和主用信号一致, 但前端编码器和发射机房适配以及解码装置都是独立应用的, 这样三路信号源为并联结构, 将设备的故障率进一步降低。
3.2 信源调度切换系统
在发射台常见的信号切换系统中, 多采用电视矩阵切换系统, 发射机房值机人员发现信号静帧或者信号故障时候手动对电视节目信源进行切换与调度, 我台在新系统的设计中, 对信号的前端采用ASI码流检测, 当图像码流出现静帧或者故障, 系统可以自动采集到故障信息并切换到备路信号播出。同时为了进一步保证安全播出, 在电视的模拟信号部分增加了视音分单元, 三路信号任何一路故障也可以通过视音分进行手动和自动切换。
3.3 播出监视系统
为了对播出质量进行更好的监控, 就需要对播出信号进行信号接收监测, 接收设备需要具备双路输出接口, 将图像送入电视墙画面, 利用其分割处理系统进行处理, 将伴音送入音频监测处理系统, 完成对播出的切换以及监听。
3.4 综合管理处理系统
3.4.1 自台监控系统
播控中心自台监控系统应该要包含以下两种监控, 第一是播出监控、第二是台区环境监控。
台区监控是通过以下几种智能探头构建监控系统, 第一是200万高清摄像机, 第二是感温智能探头, 第三是感烟智能探头。
在播出监控方面, 要做好对各个环节的监控。通过管理服务器, 来对设备的工作参数进行巡检, 对系统出现的故障隐患进行处理, 以减少对播出的影响。为了方便操作, 也为了便于维护, 将设备控制面板等设备放在播控台上, 设备主机放在信源机柜当中。播控台由许多的设备所构成:信号流程、音视音分切换单元、视频监控客户端等。
信源机柜由以下几种设备所组成:多画面监控矩阵主机、管理服务器、画面分割、码流监测系统。在这当中, 画面分割器是将许多个图像按照同样的比例, 将其视音频信号进行压缩, 然后再转成HDMI或者VGA信号, 最后输出至电视墙实时监看, 从而实现一个屏幕能够对多路信号进行监视, 对任何一个节点的故障判断一目了然。
在我台工程案例当中, 没有选择比较流行的16路监控主机, 而是采用北京博汇专门开发的视音频检测软件, 画面采用25分割大屏, 从五套模拟信号的三路信源输入、视音分切换以及发射极开路检测都进行实时监测, 同时系统具备故障告警提示和故障慢录功能, 一旦信源或者发射机部分故障都能实时反映及时切换, 并将数据压缩保存至数据库, 便于日后查找。
经应用验证, 此系统满足我台作为一级台站在安全播出方面的需求, 尤其是对视频信号画面分割的需求, 还满足视频信号报警功能, 视频质量诊断系统, 其可以对视频的码流进行解码, 并可以对图像质量进行评估, 对视频信号中存在的以下几种异常问题进行判断及告警:第一是清晰度异常, 第二是亮度异常, 第三是偏色, 第四是噪声干扰, 第五是画面静帧, 第六是信号丢失。
此外该系统还能通过局域网实行远程访问, 对播出的质量进行查看, 能够促使技术人员进行远程监测, 或者对值班人员起到协助的作用, 对他们处理播出事故进行协助分析的作用。实时录像为播出事故进行了调查的可能, 方便技术人员通过录像对事故发生的原因进行分析与调查, 从而进行及时的处理。
3.4.2 电视墙
控制室的电视墙有以下几方面的显示功能:信源码流监测显示、播出节目图像监测、安防监控画面、安全播出预警信息显示系统等。为了减少成本投入, 我们对系统的25分割大屏进行整合, 利用四块屏幕进行直观显示, 安全播出预警采用专门的LED屏幕显示, 信号流程图和机房温度监测以及发射机数据进行融合, 在一块屏幕上显示, 最大程度保证了建设成本的节约。
3.4.3 音频监听部分
在播控系统中, 监听监看是其中的必备功能, 也是提高节目质量的重要手段。故此, 在对调频节目的监测上, 我们预留了电视监测大屏作为调频检测用, 借鉴了电视的信号流程图, 将调频前端的解码器输出、三选一、音分和发射机的功率等数据融合在流程图中, 同时将调频节目的信号源和传输节点部分的信号用柱状表形式实时反映在大屏上, 一旦任何一路信号故障在柱状表、流程图上都会有直观的图像告警, 同时系统还会有声音告警提示, 我台的调频监测系统由后台的服务器实现。
结语
本次改造完成之后, 使播出信号的稳定性有所提升, 工作人员能够对突发事故进行及时的处理, 另一方面能够使我台的播出进行监测, 实现对电源、信源、发射机等数据的全面监测, 并可以对相应的数据进行记录, 极大地提升了安全播出的保障率。但随着地面数字化电视的展开, 相信马上新的监测技术和手段会不断涌现, 结合互联网云数据分析的新的监测手段也许会给我们新的启发, 但万变不离其宗, 作为发射机房的工作人员, 掌握信号传输的传输路径, 始终筑牢确保安全播出的心理防线才是我们做好工作的关键。
参考文献
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[5]张勇.广播电视发射台全自动播出监控系统的设计与应用[J].新闻研究导刊, 2016 (17) :337.
信号自动化 篇10
关键词：地铁信号系统,自动控制,功能分析
近年来,我国城市轨道交通获得长足发展,线路长度、机车客运数量指标大幅增长,我国已成为世界最大的城市轨道交通建设市场,使得地铁信号系统的发展在现阶段也是十分可观的。传统的封闭式信号模式在当前已经逐渐的发展成为了移动闭塞模式,但由于我国的信号系统要求比较高,因此在自动控制功能上也提出了更高的要求。下面将对地铁信号系统自动控制功能进行详细的讨论。
1 地铁信号系统自动控制技术
地铁信号系统中融合了自动控制技术不仅能促使地铁运行的安全性得到提升,同时也兼顾了灵活性和便捷性等优质特点。为了能促使自动控制技术在地铁信号系统中发挥出最大的作用,要求地铁信号系统中一定要兼顾以下几点功能:(1)列车自动驾驶系统。这项系统的应用主要是为了实现列车的动态调整,同时能实现列车的定点停车,在每站之间能进行自动运行[1]。(2)列车自动监督系统。该系统的功能应用主要为能自动生成列车时刻表,并对全线运行的列车进行动态监督,保证列车能在规定的时间内达到每站,实现正点运行。(3)列车自动防护系统。该系统主要实现的是列车的定位和追踪,并且促使列车停靠位置能得到保障。以上的所有列车自动驾驶系统、监督系统以及防护系统构成了地铁信号的自动控制系统。当前阶段由于科学技术和计算机网络技术的快速发展已经在地铁系统中引入了全面的计算机联锁装置,给系统的整体性和有效性提供了极大的便利和保障,更促使信号的抗干扰能力得到了提升。
2 地铁信号系统自动控制基本功能
2.1 列车自动监控子系统功能
在地铁信号系统自动控制系统中的自动监控子系统主要负责的是对列车的运行实际情况进行自动性的监控和调整,主要包含了以下几点功能:(1)对列车的识别功能,当列车驶入到一定的范围内会对列车的车次、运行方向等进行进一步的明确,从而为专业人员提供一定的资料保障。(2)列车的追踪功能。在列车的自动监控子系统当中可以根据车的位置和操作人员所发出的请求来完成列车的创建和删除等操作。(3)自动排路功能。在该子系统当中能为车辆提供运行的线路,根据目的地来进行车辆的定点停靠,为列车的正常运行提供便利性。(4)列车自动调整功能。所谓自动调整就是指在列车的正常运行过程中时刻表能自动的根据列车运行进行运动,将列车与时刻表之间的差值控制在最小范围内。(5)列车时刻表的管理功能。在列车的运行过程中管理人员需要通过编辑的方式对列车时刻表进行管理,并且在自动监控系统中能提供在时刻表中所增加的车次等在线调整功能。
2.2 防护子系统功能
在防护子系统功能当中,主要目的是为了促使列车的运行能更加安全可靠,当中主要包含了以下几种基本功能:(1)列车的定位功能。通过列车的速度和距离以及运行线路等进行列车的定位分析,明确其位置的安全性与否,为列车和乘客提供进一步的安全保障[2]。(2)追踪系统。在追踪系统中能根据列车所报告的位置来找到列车具体的地点。(3)列车速度校正功能。列车在运行的过程中会出现低速或者高速运行的现象,等列车中的传感器感受到了这样的的速度问题就会自动的进行提醒,保证列车运行速度能控制在合理的范围之内。(4)停车位置定位功能。停车的过程中能保证运行的速度下降,并与已经授权过的位置之间进行合理的匹配,将车辆运行到定点位置以后才真正的停靠。(5)防溜车功能。车在站台的停车位置上车辆一定要保持静止的状态。如果车辆系统检测到了列车出现物理性的位置移动,那么就会自动的采取紧急制动功能,保证车辆不出现溜车的问题。
2.3 自动驾驶功能
所谓自动驾驶功能主要指的是在车辆的正常运行轨迹中不需要人为控制进行驾驶,而是通过自动导航驾驶的方式保证列车运行到指定位置。但同时当中也包含了一定的附加功能,主要有:(1)自动运行功能,也就是前面所说的控制列车根据轨迹运行来自动运行,并将减速和停车等进行合理的控制。(2)精确停车功能,在自动驾驶的帮助下车辆能实现自动的精确位置停靠[3]。(3)在线监控功能,在线监控功能能为列车的运行提供精确的监控保障,实施全民监控。(4)节能调节功能。这项功能的实现主要是为列车运行中子系统根据高峰和非高峰时期的运行时间段来进行运行服务的调整,在保证服务质量的前提下采取适宜的速度和曲线,促使乘客能感受到一定的舒适性。
3 地铁信号系统自动控制的体现
列车在自动驾驶功能和自动防护功能的保障下能进入到自动驾驶环境中去。同时在列车的启动、运行和加速等环节中系统并不会由人为的动作进行控制,会保持在一个稳定的模式下持续运行[4]。其次是限制性的人工驾驶模式体现。所谓限制人工驾驶模式主要是一种降级的驾驶模式。列车在运行过程中仍然有着比较高的限速控制。在这样的模式条件下列车的驾驶人员只需要根据限速显示进行驾驶即可,可以随意的转换成为正常的驾驶模式。
列车在行驶的过程中会受到自动监控系统的监督,在这种情况下系统会提供包括防止车辆超速或者间隔防护等多种功能。司机能根据地面上的信号提示来进行列车的速度控制。在车载控制器允许的条件下,站台停车精度以及车门安全等都是由司机来进行直接的人为控制。
此外还有非限制人工列车驾驶模式,这当中也充分的体现了地铁信号的自动控制能力。非限制人工列车的驾驶中需要切断车载控制器输出,司机可以根据地面信号和调度命令来对驾驶的列车进行控制[5]。列车在运行的过程中列车安全以及人员调度等都是由人工进行控制的,当从其他的模式切换到这种模式的时候需要列车停车进行调整,否则会导致列车电路紧急制动。
4 结语
随着近年来科学技术和信息技术的快速发展,地铁信号系统的自动控制系统也将得到更好的发展和提升。在未来的发展中首先自动控制功能会向高度的集成化和综合性方向发展,实现轨道交通的进一步管理和监控。其次会向全面无人化驾驶方向发展,通过信号方式直接的控制列车运行轨迹,减少人员压力,提升社会的经济效益。此外还会进一步的向线路交互方向发展,为地铁的灵活运行和调度提供基础性的保障。现阶段在地铁信号系统的自动控制功能上仍然存在着一定的欠缺,对此还需要进一步的进行深入研究,争取为我国的轨道交通事业发展做出更大的贡献。
参考文献
[1]张天宇.对地铁信号系统无线通讯传输抗干扰技术的几点思考[J].通讯世界,2016(12)∶56-63.
[2]景顺利.一种基于地铁信号系统的时刻表编制系统研究[J].信息化研究,2016(03):78-80.
[3]唐辉.基于Wireshark二次开发的地铁信号系统应用协议解析插件[J].交通与运输(学术版),2016(01):45-49.
[4]李成彬.地铁信号系统系统自动控制功能分析[J].信息通信,2014(01):12-16.