机车信号去噪处理方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于轨道交通技术领域，具体是涉及一种机车信号去噪处理方法和系统。
【背景技术】
[0002] 为了对高速行驶列车进行有效控制，车载列控设备需要获得从地面控制中心发送 的行车控制命令、前方列车的位置、速度、前方线路条件等信息，这些信息都是从地面发送 到列车上，因此，地-车信息传输通道是列车运行控制系统的重要组成部分。连续式地-车信 号传输系统包括轨道电路、机车信号设备以及列控车载设备等。
[0003] 机车信号又称机车自动信号，是用设在机车司机室的机车信号机自动反映运行条 件，指示司机运行的信号显示制度。为实现机车信号而装设的整套技术设备称为机车信号 设备。为使车上设备和地面设备保持不间断的联系，轨道电路作为有源的发送设备，向钢轨 发送表征行车信息的机车信号。该机车信号在钢轨中传输，钢轨周围即形成磁场，机车上的 接收线圈中就感应出电势，转换成电压信号发送给机车信号主机。机车信号主机进行相关 的信号处理后，指示司机相应的行车信息。
[0004] 接收线圈接收到机车信号后，为了保证其中行车信息的获取精确性需进行滤波处 理，以减少其他噪声的影响。目前，一般采用的滤波方式对频带外噪声的过滤效果较好，但 是对于机车信号相同频带内的噪声干扰滤除效果不佳，使得机车信号的接收性能不佳。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种机车信号去噪处理方法和系统，用 以滤除机车信号中携带的噪声信号，提高机车信号的接收性能。
[0006] 本发明提供了一种机车信号去噪处理方法，包括：
[0007] 测量获取第一接收线圈与线圈公共端子间的第一机车信号，以及第二接收线圈与 线圈公共端子间的第二机车信号，其中，所述第一接收线圈与所述第二接收线圈串联，并由 串联支路中间引出所述线圈公共端子；
[0008] 对所述第一机车信号和所述第二机车信号进行相减运算，获得噪声样本信号；
[0009] 根据所述噪声样本信号，采用自适应滤波方法滤除实际机车信号中的噪声信号， 所述实际机车信号为所述第一机车信号与所述第二机车信号的和。
[0010] 具体地，所述根据所述噪声样本信号，采用自适应滤波方法滤除实际机车信号中 的噪声信号，包括：
[0011] 根据公式（1)对所述噪声样本信号进行基于LMS算法的自适应滤波处理，获得经所 述LMS算法的权值向量加权处理的噪声样本信号y (k):
[0012] y(k)=wT( j)n(k) (1)
[0013] 其中，y(k)为经所述权值向量加权处理的噪声样本信号;n(k)为所述噪声样本信 号，w (j)为所述权值向量；
[0014] 根据公式(2)，确定经所述自适应滤波处理后的误差信号e(k):
[0015] e(k)=s(k)-y(k) (2)
[0016] 其中，e(k)为所述误差信号;s(k)为所述实际机车信号；
[0017] 在所述误差信号e(k)大于预设阈值时，确定不需要更新所述权值向量，则根据公 式(3)确定所述噪声样本信号的增益系数A(k):
(3)
[0019]根据公式(4)确定经所述增益系数A(k)增益处理后的噪声样本信号yi(k):
[0020] yi(k) =A(k)n(k) (4)
[0021] 其中，j = 1，. . .，m，m为所述权值向量的维度，k=l，. . .，n，n为大于或等于m的整 数，每次迭代过程中所述k的取值个数等于所述m。
[0022]可选的，所述方法还包括：
[0023]在所述误差信号e(k)不大于所述预设阈值时，确定需要根据公式(5)更新所述权 值向量：
(5)
[0025] 其中，〇〈a〈2，0为任意小的正数。
[0026] 具体地，所述根据所述噪声样本信号，采用自适应滤波方法滤除实际机车信号中 的噪声信号，包括：
[0027] 根据公式(6)滤除所述实际机车信号中的噪声信号，获得所述实际机车信号中的 有用信号61(1〇:
[0028] ei(k) = s(k)-yi(k) (6)
[0029] 其中，ei(k)为所述有用信号。
[0030] 可选的，所述方法还包括：
[0031] 对所述有用信号进行译码处理，获得对应的机车指示信息并显示。
[0032] 本发明提供了一种机车信号去噪处理系统，包括：
[0033] 机车信号获取模块，用于测量获取第一接收线圈与线圈公共端子间的第一机车信 号，以及第二接收线圈与线圈公共端子间的第二机车信号，其中，所述第一接收线圈与所述 第二接收线圈串联，并由串联支路中间引出所述线圈公共端子；
[0034] 噪声样本获取模块，用于对所述第一机车信号和所述第二机车信号进行相减运 算，获得噪声样本彳目号；
[0035] 滤波处理模块，用于根据所述噪声样本信号，采用自适应滤波方法滤除实际机车 信号中的噪声信号，所述实际机车信号为所述第一机车信号与所述第二机车信号的和。 [0036]具体地，所述滤波处理模块包括：
[0037] 加权处理单元，用于根据公式（1)对所述噪声样本信号进行基于LMS算法的自适应 滤波处理，获得经所述LMS算法的权值向量加权处理的噪声样本信号y (k):
[0038] y(k) =wT( j)n(k) (1)
[0039] 其中，y(k)为经所述权值向量加权处理的噪声样本信号;n(k)为所述噪声样本信 号，W ( j )为所述权值向量；
[0040] 误差处理单元，用于根据公式（2)，确定经所述自适应滤波处理后的误差信号e (k)：
[0041] e(k) =s(k)-y(k) (2)
[0042] 其中，e(k)为所述误差信号;s(k)为所述实际机车信号；
[0043] 权值更新单元，用于在所述误差信号e(k)大于预设阈值时，确定不需要更新所述 权值向量，则根据公式(3)确定所述噪声样本信号的增益系数A(k):
(3)
[0045] 增益处理单元，用于根据公式(4)确定经所述增益系数A(k)增益处理后的噪声样 本信号yi(k):
[0046] yi(k) =A(k)n(k) (4)
[0047] 其中，j = 1，. . .，m，m为所述权值向量的维度，k=l，. . .，n，n为大于或等于m的整 数，每次迭代过程中所述k的取值个数等于所述m。
[0048] 具体地，所述权值更新单元还用于：
[0049] 在所述误差信号e(k)不大于所述预设阈值时，确定需要根据公式(5)更新所述权 值向量：
(5)
[0051 ] 其中，0〈a〈2，e为任意小的正数。
[0052] 具体地，所述滤波处理模块还包括：
[0053] 滤除处理单元，用于根据公式(6)滤除所述实际机车信号中的噪声信号，获得所述 实际机车信号中的有用信号ei(k):
[0054] ei(k) = s(k)-yi(k) (6)
[0055] 其中，ei(k)为所述有用信号。
[0056] 可选的，该系统还包括：
[0057] 译码显示模块，用于对所述有用信号进行译码处理，获得对应的机车指示信息并 显不〇
[0058] 本发明提供的机车信号去噪处理方法和系统，在接收线圈的第一接收线圈与第二 接收线圈的串联支路中间引出线圈公共端子，从而测量获取第一接收线圈与线圈公共端子 间的第一机车信号，以及第二接收线圈与线圈公共端子间的第二机车信号。通过对第一机 车信号和第二机车信号进行相减运算获得噪声样本信号，再将噪声样本信号作为自适应滤 波处理的参考信号，对实际机车信号进行自适应滤波处理，以滤除由第一机车信号与第二 机车信号组成的实际机车信号中的噪声信号。由于获得的噪声样本信号能够很好的估计当 前实际机车信号中的噪声信号特性，通过自适应滤波处理，能够提高机车信号的信噪比，在 有效滤除噪声信号的同时，有利于提高机车信号的接收性能。
【附图说明】
[0059] 图1为本发明实施例一提供的机车信号去噪处理方法的流程图；
[0060] 图2为本发明中接收线圈的原理示意图；
[0061]图3为机车信号去噪处理方法的原理示意图；
[0062]图4为本发明实施例二提供的机车信号去噪处理方法的处理过程示意图；
[0063] 图5为本发明实施例一提供的机车信号去噪处理系统的示意图。
【具体实施方式】
[0064] 图1为本发明实施例一提供的机车信号去噪处理方法的流程图，如图1所示，该机 车信号去噪处理方法包括：
[0065]步骤101、测量获取第一接收线圈与线圈公共端子间的第一机车信号，以及第二接 收线圈与线圈公共端子间的第二机车信号，其中，第一接收线圈与第二接收线圈串联，并由 串联支路中间引出线圈公共端子。
[0066]本实施例中，用于接收机车信号的接收线圈的结构如图2所示，该接收线圈由左侧 的第一接收