Приемник для рельсовой цепи

(5 спотик ма ин для р скрет множ огиба мент ляци ил. ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССРМ 1419950, кл. В 61. 1 23/16, 1987.(54) ПРИЕМНИК ДЛЯ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ Ж 1794757 А 1 льзование: в железнодорожнои аве для контроля состояния рельсовой Сущность изобретения: приемник льсовой цепи содержит фильтр 1, дизатор 2, элемент задержки 3, переитель 4, вычитатель 5, детектор ющей б, интегратор 7, пороговый эле, блок задания коэффициента коррепомех 9. 1-2-3-4-6-7-8; 9-4; 5-6; 2-5, 15 10 15 20 25 30 35 40 45 Изобретение относится к железнодорожной автоматике и может быть использовано для контроля состояний рельсовой линии,Известен приемник сигналов рельсовой цепи, содержащий последовательно соединенные согласующий элемент. полосовой фильтр, детектор огибающей, интегратор и пороговый элемент. Этот приемник реагирует на изменение уровня огибающей сигнала, поступающего на его вход из рельсовой линии, и поэтому его работа может оказаться не. стойчивой, например, при снижении в условиях помех или при загрязнении балласта и после выпадения осадков абсолютной величины огибающей ниже порога срабатывания выходного элемента, когорый зафиксирует в этом случае ложную занятость рельсовой линии.Известен приемник, фиксирующий занятое или свободное состояние рельсовой линии по величине и знаку производной огибающей. Этот приемник обеспечивает достаточно достоверный прием информации, но без учета неравномерности функции спектральной плотности помех на выходе входного полосового фильтра,Известен также приемник, выбранный в качестве прототипа, содеркащий полосовой фильтр, с выходом которого связан дискретизатор, к выходу которого входами подключены элемент задержки и вычитатель, детектор огибающей и соединенный входом с выходом последнего интегратор, и пороговый элемент, выходом подключенн ы й к регистратору. К недостаткам этого приемника следует отнести низкую помехозащищенность. На входе приемников сигналов рельсовых цепей действуют коррелированные помехи, создаваемые токами тяговой сети и имеющие сложный характер распределения. Достаточно высокая корреляционная связь мекду временными сечениями реализации помех обусловлена природой их возникновения. Помехи рельсовых линий возникают в результате преобразования синусоидального тягового тока на электроподвижном составе либо на тяговой подстанции, При этом по характеру такие помехи являются квазидетер минированными. Для защиты от мешающего действия помех в известных приемниках используются полосовые фильтры, которые снижают их уровень, не нарушая корреляционных связей помех, 55 Спектральнаяь плотность помех на выходе полосового фильтра помимо непрерывной составляющей содержит выбросы на частотах, кратных промышленной частоте 50 Гц, Налицие такой неравномерности функции спектральной плотности снижает помехоустойчивость принятой в приемниках процедуры обработки сигналов. Для увеличения помехоустойчивости приемников сигналов рельсовых цепей повышают уровень полезного сигнала, что увеличивает энергоемкость систем контроля состояний рельсовых линий.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.Сущность изобретения заключается в оптимизации по минимуму вероятности ошибки схемы обработки сигнала, Реализуемый приемником алгоритм обработки позволяет декоррелировать входную смесь полезного сигнала и помехи, Для этого в приемник введены перемножитель, один вход которого подключен к выходу элемента задеркки, а выход - к другому входу вычитателя, и блок задания коэффициента корреляции помех, выходом подключенный к другому входу перемнокителя, при этом вход детектора огибающей подключен к выходу вычитателя, а вход порогового элемента соединен с выходом интегратора,На чертеже представлена функциональная схема приемника для рельсовой цепи,Приемник содеркит связанный с рельсовой линией (не показана) входом фильтр 1, к выходу которого подключен дискретизатор 2, подключенные входами к его выходу через элемент 3 задеркки перемнокитель 4 и непосредственно - вычитатель 5, каскадно соединенные детектор б огибающей, интегратор 7 и пороговый элемент 8. При этом к другому входу перемножителя 4 подключен выходом блок 9 задания коэффициента корреляции помех, а вход детектора б огибающей подклюцен к выходу вычитателя 5.Приемник работает следующим образом.Из рельсовой линии смесь у(т) полезного сигнала Вт) и помех п(т) через фильтр 1 подается на вход дискретизатора 2, Дискретизатор 2 церез равные временные интервалы Ь 1 формирует Отсчеты ут мгновенных значений сигнала у(т). С выхода дискретизатора 2 отсчеты у подаются на элемент 3 задержки и на первый вход вычитателя 5. С выхода элемента 3 сигнал поступает на первый вход перемножителя 4. Время задержки сигнала в элементе 3 равно интервалу дискретизации Ь т, то есть если на вход элемента 3 подается отсчет сигнала в произвольный момент времени с, то на выходе этого элемента отсцет сигнала появится через интервал времени т - Й. в (т)-й момент, На второй вход перемножителя 4 с выхода, в О(У;У 1 - ,)1=1где О/(у 1/у 1-1) - условная плотность вероятностей распределения помех на входе приемника;1 ч - объем выборки. Формула изобретения Приемник для рельсовой цепи, содержащий связанный с рельсовой линией входом фильтр, с выходом которого связан дискретизатор, к выходу которого входами подключены элемент задержки и вычитатель, детектор огибающей и соединенный входом с выходом последнего интегратор, и пороговый элемент, выходом подключенный к регистратору, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, он снабжен подключенным одним входом к выходу элемента задержки пере- множителем; выход которого подключен к другому входу вычитателя, и блоком задания коэффициента корреляции помех, выходом подключенным к другому входу перемножителя, причем вход детектора огибающей подключен к выходу вычитателя, а вход порогового элемента соединен с выходом интегратора,СоставительТехред М.Моргентал Корректор В.Петраш Редактор Заказ 397 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 блока 9 вводится значение г, корреляционной функции помех, которое подбирается экспериментально. В качестве блока 9 может служить делитель напряжения, На выходе перемножителя 4 в произвольный момент временит будет действовать сигнал, пропорциональный произведению гп у, Полученное произведение подается на второй вход вычитателя 5, в результате чего на его выходе образуется сигнал, равный (у 1-гп у 1-1). Полученная разность затем детектируется детектором б огибающей и сглаживается интегратором 7. Время интегрирования сигнала в интеграторе 7 выбрано значительно большим интервала корреляции помех, Амплитуда. огибающей с выхода интегратора 7 подается на выходной поро, говый элемент 8, где сравнивается с заданным порогом. Выходной пороговый элемент 8 на основе сравнения входного с фиксированным порогом выносит решение о состоянии рельсовой линии. Решение выносится на основе анализа отношения правдоподо- бия Если помеха имеет гауссовское распределение, логарифм отношения правдоподобия может быть приведен к аидуй5Х (У 1-гоуь 1)( Ь-гпЛ ь 1),1 =1где гп - коэффициент корреляции помех(выбранное значение корреляционой функциипомех).Согласно полученному алгоритму, декорреляция помехи осуществляется путемвычитания из текущего отсчета входной реализации у предыдущего уь 1 с весом, равным значению нормированнойкорреля цион ной фун кции г помех.Из приведенного алгоритма обработкиследует также, что в процессе работы будетосуществляться и декорреляция полезногосигнала А (1), Поскольку корреляционныефункции помех ф) и сигнала Л(1) сильноотличаются, декорреляция полезного сигнала будет незначительной. В результате декорреляции входной смеси у(г) будет"разрушена" корреляционная связь помехип(т), что приведет, во-первых, к увеличениюсоотношения сигнал/помеха, то есть к увеличению помехоустойчивости приемника,Во-вторых, в результате работы декоррелятора спектр помех на его выходе будет равномерным и приближаться к спектру"белого шума", для которого указанная схема обработки сигнала является оптигпальной в смысле минимума вероятностиошибки, что также эквивалентно повышению помехоустойчивости приемника,