一种基于压缩感知的车载轨道移频信号快速压缩方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于压缩感知的车载轨道移频信号快速压缩方法，用于普速和高速列车上列车监控数据记录器(LKJ)、动态监测系统(DMS)以及主体化机车信号车载系统中的轨道移频信号的快速压缩。首先计算待压缩的车载轨道移频信号的稀疏度，根据稀疏度确定是否对其稀疏变换；然后利用高斯随机矩阵对稀疏系数进行压缩，得到压缩数据；最后对压缩数据解压缩时，只需利用压缩感知重构方法即可有效地恢复轨道移频信号。本发明对轨道移频信号压缩比大、实时性高，能有效减轻车载LKJ、DMS以及车载机车信号系统的存储负荷、有利于降低车载轨道移频信号的车-地间无线传输的带宽需求和传输时延，在高铁车载信号实时监测中具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种基于压缩感知的车载轨道移频信号快速压缩方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及普速和高速列车车载设备监测信息的数据处理方法，尤其涉及一种基于压缩感知的车载轨道移频信号快速压缩方法，可高效压缩轨道移频信号，从而减轻车载LKJ、DMS以及车载机车信号的存储负荷、有利于降低车载移频信号的车-地间无线传输的带宽需求和传输时延。
【背景技术】
[0002]移频轨道电路是现代铁路信号设备和自动闭塞系统的基础环节，它通过发送器沿轨道发送轨道移频信号，向主体化机车信号系统、LKJ和DMS等车载设备传递闭塞分区状态信息和列车运行控制信息，对保障列车的行车安全和提高列车的通行能力至关重要。通过对车载轨道移频信号进行分析，可以协助地面分析中心诊断定位机车故障、列车运行工况和地面轨道电路运用状态，提高铁路现场的维修维护效率和列车运行的安全性。
[0003]目前，ZPW-2000型轨道移频信号已成为我国提速铁路、城际铁路、客运专线和高速铁路自动闭塞系统中的主要制式，也是机车信号、LKJ和DMS的基础地面信号。该移频信号与法国UM-71移频信号具有相同的调制方式和调制参数，通过频移键控(FSK)方式，以载频f。为中心,将上边频f。+ Δ f和下边频f。- Δ f按低频&为频率交替变化来产生相位连续的移频信号，数学表示为
[0004]
【权利要求】
1.一种基于压缩感知的车载轨道移频信号快速压缩方法，其特征在于:首先计算车载轨道移频信号的稀疏度，根据稀疏度确定是否对其稀疏变换；然后利用观测矩阵对稀疏系数进行压缩，得到轨道移频信号的压缩数据；在对压缩数据解压缩时，利用压缩感知重构方法恢复压缩前的轨道移频信号；其具体的压缩和解压缩方法如下包含如下手段: A所述的车载轨道移频信号的压缩步骤如下: (1.D记车载轨道移频信号为X= {x(i), i = 1, 2,..., N}τ,计算其稀疏度K = ||χ| |0,其中N为轨道移频信号X的序列长度，{.}τ为向量转置操作，| |χ| |0为X序列中非零元素的个数； (1.2)若K满足K≤Ν/100，置标记Flag=O,转到步骤(1.3);否则，记Flag=L计算稀疏度K= I I Θ I Itl，其中Θ为X的FFT快速傅里叶变换系数，记为θ = {Θ (i)，i = l，2，...，N}T = FFT (X)； (1.3)选取观测维数M，满足
2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的车载轨道移频信号快速压缩方法，其特征在于:所述步骤(1.3)中的观测矩阵为
3.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的车载轨道移频信号快速压缩方法，其特征在于:所述步骤(2.1)从压缩数据I重构轨道移频信号稀疏系数6的具体步骤如下: (a)记M行N列重构矩阵为Φ,并初始化为空，即Φ = 0 ; (b)根据最佳原子选择原则，计算压缩数据y与Φ中所有列向量内积最大的列序号
【文档编号】H03M7/30GK103716057SQ201310753785
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】王小敏, 黄成周, 杨扬, 郭进, 闫连山, 潘炜 申请人:西南交通大学