本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種多通道漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)及方法，屬于軌道交通漏泄同軸電纜故障定位監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括：調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、環(huán)形器、SPTD模塊、FPGA信號(hào)處理機(jī)和上位機(jī)。該系統(tǒng)只需在漏纜一端安裝監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)施方便。利用ZYNQ控制板控制IO信號(hào)，從而控制SPTD開關(guān)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)通道的切換，以實(shí)現(xiàn)多通道故障檢測(cè)和定位；不僅實(shí)現(xiàn)了無人值守，還有效地降低了檢測(cè)定位成本，提高了檢測(cè)效率。所述方法通過引入發(fā)射信號(hào)相位誤差補(bǔ)償函數(shù)和回波信號(hào)的相位誤差補(bǔ)償函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了混頻信號(hào)的相位補(bǔ)償，從而減少了故障檢測(cè)信號(hào)的相位誤差，提高了檢測(cè)精度，從而有效地提升了故障判斷、故障點(diǎn)定位和故障類型判斷的準(zhǔn)確度。
1、鐵路和城市軌道交通系統(tǒng)通常采用漏泄同軸電纜(以下簡(jiǎn)稱“漏纜”)進(jìn)行隧道和軌行區(qū)的控制通信、消防、乘客廣播、移動(dòng)通信等信號(hào)的傳輸。一旦信號(hào)電纜發(fā)生故障，將導(dǎo)致通信中斷，從而嚴(yán)重影響軌道交通的安全運(yùn)營(yíng)。因此，如何快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)漏纜故障并定位具體故障點(diǎn)，成為亟待解決的技術(shù)問題。
4、在列車行駛的天窗時(shí)間內(nèi)，由工人手持專業(yè)設(shè)備，采用場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試方法檢查漏纜的無線覆蓋效果。如果發(fā)現(xiàn)問題，一般需要斷開鏈路，再使用離線式天饋線分析儀檢測(cè)漏纜故障點(diǎn)的位置。這種方法存在以下缺陷：檢測(cè)過程需要斷開鏈路，容易造成接頭損壞。檢測(cè)方式依賴人工操作，效率低下，且無法實(shí)現(xiàn)故障的提前預(yù)警，只能通過例行巡檢或事后排查來發(fā)現(xiàn)問題。
6、這種方式是在漏纜的近端和遠(yuǎn)端分別安裝發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，構(gòu)建主從式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)漏纜是否存在故障，并及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，但由于其檢測(cè)原理的限制，無法準(zhǔn)確定位具體的故障點(diǎn)。
7、近年來，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種基于掃頻信號(hào)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。該方法以掃頻信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，通過測(cè)量漏纜的駐波比(即漏纜中反射波與傳輸波的比值)來判斷漏纜的故障。當(dāng)漏纜存在故障點(diǎn)時(shí)，反射波增強(qiáng)，導(dǎo)致駐波比上升，通過對(duì)駐波比的分析可以推測(cè)故障位置。然而，這種方法仍然存在以下問題：
>8、測(cè)量通道數(shù)少：現(xiàn)有技術(shù)中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常只能支持有限的通道數(shù)量，難以滿足復(fù)雜軌道交通環(huán)境中多通道監(jiān)測(cè)的需求。9、定位精度低：駐波比分析方法對(duì)故障點(diǎn)的定位精度依賴于信號(hào)反射的特性，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于漏纜的復(fù)雜電磁環(huán)境和信號(hào)衰減、回波噪聲、相位誤差等原因，定位結(jié)果往往存在較大誤差。
10、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在漏纜故障檢測(cè)方面仍存在諸多不足，特別是在多通道監(jiān)測(cè)和高精度定位方面亟需改進(jìn)。因此，開發(fā)一種能夠支持多通道監(jiān)測(cè)、具備高精度故障定位能力的技術(shù)方案，對(duì)軌道交通的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決目前漏纜故障監(jiān)測(cè)定位通道數(shù)少、定位精度低的問題，本專利技術(shù)提供了一種多通道漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)及方法，所述技術(shù)方案如下：
2、本專利技術(shù)的漏泄同軸電纜故障定位方法，包括：
3、步驟1：將鋸齒波線性調(diào)頻信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)，通過環(huán)形器發(fā)送至漏泄同軸電纜；
4、步驟2：獲取原始回波信號(hào)，所述原始回波信號(hào)為：漏纜故障點(diǎn)對(duì)所述發(fā)射信號(hào)的反射回波；
5、步驟3：對(duì)所述發(fā)射信號(hào)和原始回波信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生差頻信號(hào)；
6、步驟4：對(duì)所述差頻信號(hào)依次進(jìn)行去噪處理、去斜處理、相位誤差補(bǔ)償、旁瓣抑制處理和fft變換；
7、步驟5：計(jì)算經(jīng)fft變換后的信號(hào)的質(zhì)心，并計(jì)算出故障點(diǎn)的回波損耗、故障點(diǎn)的駐波比值以及故障點(diǎn)距離，根據(jù)駐波比值的大小，確定故障類型。
8、可選的，所述步驟4中相位誤差補(bǔ)償?shù)倪^程包括：
9、設(shè)計(jì)發(fā)射信號(hào)相位誤差補(bǔ)償函數(shù)為：
10、s′t(t)＝exp(jφe(t))]
11、其中，φe(t)表示所述發(fā)射信號(hào)的相位誤差模型；
12、將所述發(fā)射信號(hào)的相位補(bǔ)償函數(shù)乘以去斜處理后的差頻信號(hào)，以去除發(fā)射信號(hào)的相位誤差；
13、設(shè)計(jì)回波信號(hào)的相位誤差補(bǔ)償函數(shù)：
14、
15、式中，sr(e)(t)是回波信號(hào)的時(shí)域變換，fc為發(fā)射信號(hào)中心頻率，γ為調(diào)頻連續(xù)波斜率；
16、將所述回波信號(hào)的相位補(bǔ)償函數(shù)乘以去除發(fā)射信號(hào)相位誤差的差頻信號(hào)，以進(jìn)一步去除回波信號(hào)相位誤差。
17、可選的，所述故障點(diǎn)的回波損耗計(jì)算公式為：
18、rl(n)＝pr(n)-pref(n)
19、式中，n為距離波門，即故障點(diǎn)，rl為回波損耗功率，pr為發(fā)射回波功率，pref為最大反射功率參考值。
20、可選的，所述故障點(diǎn)的駐波比值為：
21、
22、可選的，所述故障點(diǎn)距離為：
23、
24、其中，r為故障點(diǎn)距離，t為接收信號(hào)時(shí)間，kv為漏泄同軸電纜的傳輸速率系數(shù)。
25、本專利技術(shù)提供一種漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)，包括：調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、環(huán)形器、sptd模塊、fpga信號(hào)處理機(jī)和上位機(jī)；
26、所述調(diào)制信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生鋸齒波線性調(diào)頻信號(hào)；所述鋸齒波線性調(diào)頻信號(hào)通過所述環(huán)形器、sptd模塊發(fā)送至漏泄同軸電纜；
27、所述sptd模塊包括zynq控制板和sptd開關(guān)，所述zynq控制板通過控制gpio輸出高低電平，從而控制sptd開關(guān)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)通道的切換，以實(shí)現(xiàn)多通道漏泄同軸電纜故障的同時(shí)監(jiān)測(cè)；
28、所述fpga信號(hào)處理機(jī)接收原始回波信號(hào)，并對(duì)所述原始回波信號(hào)和鋸齒波線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生差頻信號(hào)，然后依次對(duì)所述差頻信號(hào)進(jìn)行去噪處理、dechirp去斜處理、相位誤差補(bǔ)償、旁瓣抑制處理、fft變換；
29、所述上位機(jī)對(duì)經(jīng)fft變換后的信號(hào)進(jìn)行求質(zhì)心，并計(jì)算故障點(diǎn)的回波損耗、駐波比，并根據(jù)預(yù)設(shè)的駐波比閾值，確定故障點(diǎn)的位置及故障類型。
30、可選的，所述相位誤差補(bǔ)償?shù)倪^程包括：
31、設(shè)計(jì)發(fā)射信號(hào)相位誤差補(bǔ)償函數(shù)為：
32、s′t(t)＝exp(jφe(t))]
33、其中，φe(t)表示所述發(fā)射信號(hào)的相位誤差模型；
34、將所述發(fā)射信號(hào)的相位補(bǔ)償函數(shù)乘以去斜處理后的差頻信號(hào)，以去除發(fā)射信號(hào)的相位誤差；
35、設(shè)計(jì)回波信號(hào)的相位誤差補(bǔ)償函數(shù)：
36、
37、式中，sr(e)(t)是回波信號(hào)的時(shí)域變換，fc為發(fā)射信號(hào)中心頻率，γ為調(diào)頻連續(xù)波斜率；
38、將所述回波信號(hào)的相位補(bǔ)償函數(shù)乘以去除發(fā)射信號(hào)相位誤差的差頻信號(hào)，以進(jìn)一步去除回波信號(hào)相位誤差。
39、可選的，所述故障點(diǎn)的回波損耗計(jì)算公式為：
40、rl(n)＝pr(n)-pref(n)
41、式中，n為距離波門，距離校準(zhǔn)n0點(diǎn)后的第n個(gè)點(diǎn)，即故障點(diǎn)，rl為回波損耗功率，pr為發(fā)射回波功率，pref為最大反射功率參考值。
42、可選的，所述故障點(diǎn)的駐波比值為：
43、
44、可選的，所述故障點(diǎn)距離為：
45、
46、其中，r為故障點(diǎn)距離，t為接收信號(hào)時(shí)間，kv為漏泄同軸電纜的傳輸速率系數(shù)。
47、本專利技術(shù)有益效果是：
48、本專利技術(shù)的漏泄同軸電纜故障定位方法，通過引入發(fā)射信號(hào)相位誤差補(bǔ)償函數(shù)和回波信號(hào)的相位誤差補(bǔ)償函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了混頻信號(hào)的相位補(bǔ)償，從而消除了故障檢測(cè)信號(hào)的相位誤差，基于排除相位誤差后的信號(hào)進(jìn)行故障點(diǎn)位置、故障點(diǎn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述步驟4中相位誤差補(bǔ)償?shù)倪^程包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述故障點(diǎn)的回波損耗計(jì)算公式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述故障點(diǎn)的駐波比值為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述故障點(diǎn)距離為：
6.一種漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、環(huán)形器、SPTD模塊、FPGA信號(hào)處理機(jī)和上位機(jī)；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述相位誤差補(bǔ)償?shù)倪^程包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述故障點(diǎn)的回波損耗計(jì)算公式為：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述故障點(diǎn)的駐波比值為：
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的漏泄同軸電纜故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述故障點(diǎn)距離為：
...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述步驟4中相位誤差補(bǔ)償?shù)倪^程包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述故障點(diǎn)的回波損耗計(jì)算公式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述故障點(diǎn)的駐波比值為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏泄同軸電纜故障定位方法，其特征在于，所述故障點(diǎn)距離為：
6.一種漏泄同軸電纜故障...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王質(zhì)春，尤立志，王守榮，丁永松，李猛，戎嘉偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：無錫市雷華科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。