一種基于壓縮感知的車載軌道移頻信號快速壓縮方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于壓縮感知的車載軌道移頻信號快速壓縮方法，用于普速和高速列車上列車監(jiān)控數(shù)據(jù)記錄器(LKJ)、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)(DMS)以及主體化機(jī)車信號車載系統(tǒng)中的軌道移頻信號的快速壓縮。首先計算待壓縮的車載軌道移頻信號的稀疏度，根據(jù)稀疏度確定是否對其稀疏變換；然后利用高斯隨機(jī)矩陣對稀疏系數(shù)進(jìn)行壓縮，得到壓縮數(shù)據(jù)；最后對壓縮數(shù)據(jù)解壓縮時，只需利用壓縮感知重構(gòu)方法即可有效地恢復(fù)軌道移頻信號。本發(fā)明對軌道移頻信號壓縮比大、實時性高，能有效減輕車載LKJ、DMS以及車載機(jī)車信號系統(tǒng)的存儲負(fù)荷、有利于降低車載軌道移頻信號的車-地間無線傳輸?shù)膸捫枨蠛蛡鬏敃r延，在高鐵車載信號實時監(jiān)測中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種基于壓縮感知的車載軌道移頻信號快速壓縮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及普速和高速列車車載設(shè)備監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)處理方法，尤其涉及一種基于壓縮感知的車載軌道移頻信號快速壓縮方法，可高效壓縮軌道移頻信號，從而減輕車載LKJ、DMS以及車載機(jī)車信號的存儲負(fù)荷、有利于降低車載移頻信號的車-地間無線傳輸?shù)膸捫枨蠛蛡鬏敃r延。
【背景技術(shù)】
[0002]移頻軌道電路是現(xiàn)代鐵路信號設(shè)備和自動閉塞系統(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，它通過發(fā)送器沿軌道發(fā)送軌道移頻信號，向主體化機(jī)車信號系統(tǒng)、LKJ和DMS等車載設(shè)備傳遞閉塞分區(qū)狀態(tài)信息和列車運(yùn)行控制信息，對保障列車的行車安全和提高列車的通行能力至關(guān)重要。通過對車載軌道移頻信號進(jìn)行分析，可以協(xié)助地面分析中心診斷定位機(jī)車故障、列車運(yùn)行工況和地面軌道電路運(yùn)用狀態(tài)，提高鐵路現(xiàn)場的維修維護(hù)效率和列車運(yùn)行的安全性。
[0003]目前，ZPW-2000型軌道移頻信號已成為我國提速鐵路、城際鐵路、客運(yùn)專線和高速鐵路自動閉塞系統(tǒng)中的主要制式，也是機(jī)車信號、LKJ和DMS的基礎(chǔ)地面信號。該移頻信號與法國UM-71移頻信號具有相同的調(diào)制方式和調(diào)制參數(shù)，通過頻移鍵控(FSK)方式，以載頻f。為中心,將上邊頻f。+ Δ f和下邊頻f。- Δ f按低頻&為頻率交替變化來產(chǎn)生相位連續(xù)的移頻信號，數(shù)學(xué)表示為
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種基于壓縮感知的車載軌道移頻信號快速壓縮方法，其特征在于:首先計算車載軌道移頻信號的稀疏度，根據(jù)稀疏度確定是否對其稀疏變換；然后利用觀測矩陣對稀疏系數(shù)進(jìn)行壓縮，得到軌道移頻信號的壓縮數(shù)據(jù)；在對壓縮數(shù)據(jù)解壓縮時，利用壓縮感知重構(gòu)方法恢復(fù)壓縮前的軌道移頻信號；其具體的壓縮和解壓縮方法如下包含如下手段: A所述的車載軌道移頻信號的壓縮步驟如下: (1.D記車載軌道移頻信號為X= {x(i), i = 1, 2,..., N}τ,計算其稀疏度K = ||χ| |0,其中N為軌道移頻信號X的序列長度，{.}τ為向量轉(zhuǎn)置操作，| |χ| |0為X序列中非零元素的個數(shù)； (1.2)若K滿足K≤Ν/100，置標(biāo)記Flag=O,轉(zhuǎn)到步驟(1.3);否則，記Flag=L計算稀疏度K= I I Θ I Itl，其中Θ為X的FFT快速傅里葉變換系數(shù)，記為θ = {Θ (i)，i = l，2，...，N}T = FFT (X)； (1.3)選取觀測維數(shù)M，滿足
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓縮感知的車載軌道移頻信號快速壓縮方法，其特征在于:所述步驟(1.3)中的觀測矩陣為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓縮感知的車載軌道移頻信號快速壓縮方法，其特征在于:所述步驟(2.1)從壓縮數(shù)據(jù)I重構(gòu)軌道移頻信號稀疏系數(shù)6的具體步驟如下: (a)記M行N列重構(gòu)矩陣為Φ,并初始化為空，即Φ = 0 ; (b)根據(jù)最佳原子選擇原則，計算壓縮數(shù)據(jù)y與Φ中所有列向量內(nèi)積最大的列序號
【文檔編號】H03M7/30GK103716057SQ201310753785
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王小敏, 黃成周, 楊揚(yáng), 郭進(jìn), 閆連山, 潘煒 申請人:西南交通大學(xué)