RU2701491C1 - Method of recognizing a code signal on a background of additive interference - Google Patents

Abstract

FIELD: communication system.

SUBSTANCE: method includes the following steps: signal reception is carried out under condition of simultaneous fixation of minimum allowable level of useful signal amplitude and maximum permissible level of additive noise amplitude, then calculating instantaneous values of amplitude of received signal at operating frequency, code signal is detected by presence of amplitude peak at operating frequency.

EFFECT: technical result of the invention consists in improvement of noise immunity of the receiving device against the background of additive interference, achievement of high operational reliability of the communication system.

4 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к области электросвязи, а именно к средствам для отстройки от аддитивных помех средствами приемника, предназначенным преимущественно для использования на железнодорожном транспорте, а также для передачи технологической информации между элементами системы управления технологическими процессами трубопроводного транспорта посредством стального трубопровода.The invention relates to the field of telecommunications, and in particular to means for detuning from additive interference by means of a receiver, intended primarily for use in railway transport, as well as for transferring technological information between elements of a process control system of pipeline transport by means of a steel pipeline.

В большинстве известных систем связи информативные сигналы подвержены действию аддитивных помех. Так, в частности, на качество кодовых сигналов автоматической поездной сигнализации (АПС) на железнодорожном транспорте оказывают негативное влияние локальная остаточная намагниченность рельсов и стрелок, вызывающая импульсные электрические сигналы в приемных катушках АПС, изменения протекающего через рельсы обратного тягового тока на участках с электротягой, линии продольного электроснабжения и близлежащих высоковольтных линий электропередач. Из-за низкой помехоустойчивости применяемых АПС к перечисленным помехам, так же как и к помехам иных видов на входе локомотивного устройства, не всегда обеспечивается верность приема кодовых сообщений, что не позволяет признать такие системы связи достаточно надежными.In most known communication systems, informative signals are subject to additive interference. So, in particular, the quality of the code signals of automatic train signaling (APS) in railway transport is negatively affected by the local remanent magnetization of the rails and arrows, causing pulsed electrical signals in the receiving coils of the APS, changes in the reverse traction current flowing through the rails in sections with electric traction, lines longitudinal power supply and nearby high voltage power lines. Due to the low noise immunity of the applied APS to the listed interference, as well as to interference of other types at the input of the locomotive device, the fidelity of receiving code messages is not always ensured, which does not allow to recognize such communication systems as sufficiently reliable.

Из патентного документа RU 2618616 С1 от 04.05.2017 известно устройство, осуществляющее способ распознавания кодового сигнала на фоне аддитивных помех. Конструкция указанного устройства содержит приемные катушки, фильтр нижних частот или режекторный фильтр, настроенный на частоту 50 Гц, амплитудный детектор, интегратор, блок задания порога ограничения, двухсторонний амплитудный ограничитель и локомотивный приемник. Устройство функционирует таким образом, что автоматически обеспечивается плавающий порог амплитудного ограничителя сигналов АПС при изменении их уровня в процессе движения локомотива. Известное устройство позволяет подавлять импульсные помехи на входе локомотивного приемника АПС, однако комплексная очистка кодового сигнала от флуктуационных и синусоидальных помех при этом не производится. Кроме того, не предусмотрена цифровая обработка сигналов, что усложняет конструкцию устройства, затрудняет точную настройку, не обеспечивает стабильность работы и практически не позволяет осуществить одновременное эффективное подавление всех возможных помех в измерительном сигнале, а также делает невозможным доведение качества принятого сигнала до уровня, когда в измерительном сигнале полезный сигнал АПС устойчиво доминирует над помехами и его может уверенно опознать штатный дешифратор локомотивного устройства. По указанным причинам помехоустойчивость известного приемного устройства оказывается недостаточно высокой, а эксплуатационная надежность АПС остается низкой.From patent document RU 2618616 C1 of 05/04/2017, a device is known that implements a method for recognizing a code signal against additive interference. The design of this device contains receiving coils, a low-pass filter or a notch filter tuned to a frequency of 50 Hz, an amplitude detector, an integrator, a limit threshold setting unit, a two-sided amplitude limiter, and a locomotive receiver. The device operates in such a way that a floating threshold of the amplitude limiter of the APS signals is automatically provided when their level changes during the movement of the locomotive. The known device allows you to suppress impulse noise at the input of the locomotive APS receiver, however, a comprehensive cleaning of the code signal from fluctuation and sinusoidal interference is not performed. In addition, digital signal processing is not provided, which complicates the design of the device, complicates fine tuning, does not provide stability and practically does not allow simultaneous effective suppression of all possible interference in the measuring signal, and also makes it impossible to bring the quality of the received signal to a level when the measuring signal, the useful APS signal stably dominates the interference and can be confidently recognized by the standard decoder of the locomotive device. For these reasons, the noise immunity of the known receiving device is not high enough, and the operational reliability of the APS remains low.

Решаемой технической проблемой является достижение высокой эксплуатационной надежности системы связи, достаточной для безотказной работы данной системы в условиях зашумленности кодовых сигналов с заданной для нее достоверностью. Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приемного устройства на фоне аддитивных помех, маскирующих кодовый сигнал, в широком диапазоне их амплитуд и в независимости от фаз помех.The technical problem to be solved is the achievement of high operational reliability of the communication system, sufficient for the failure-free operation of this system in the conditions of noisy code signals with the reliability set for it. The technical result provided by this useful model is to increase the noise immunity of the receiving device against the background of additive noise masking the code signal in a wide range of their amplitudes and regardless of the phase of interference.

Технический результат достигается благодаря тому, что способ распознавания кодового сигнала на фоне аддитивных помех, характеризующийся тем, что осуществляют прием сигнала при условии одновременной фиксации минимально допустимого уровня амплитуды полезного сигнала и максимально допустимого уровня амплитуды аддитивной помехи, вычисляют мгновенные значения амплитуды принятого сигнала на рабочей частоте, а кодовый сигнал распознают по присутствию амплитудного пика на рабочей частоте.The technical result is achieved due to the fact that the method of recognizing a code signal against additive noise, characterized in that the signal is received while simultaneously fixing the minimum acceptable amplitude level of the useful signal and the maximum acceptable amplitude level of the additive noise, calculate the instantaneous amplitude of the received signal at the operating frequency , and the code signal is recognized by the presence of an amplitude peak at the operating frequency.

В частном случае осуществления изобретения вычисляют мгновенные значения фазы принятого сигнала на рабочей частоте, а кодовый сигнал считают распознанным при равенстве мгновенного значения фазы принятого сигнала значению фазы кодового сигнала.In the particular case of the invention, the instantaneous phase values of the received signal are calculated at the operating frequency, and the code signal is considered recognized if the instantaneous phase value of the received signal is equal to the phase value of the code signal.

В другом частном случае кодовый сигнал считают распознанным при отсутствии ускорения изменения вычисленных амплитуды и фазы относительно нормальных значений.In another particular case, the code signal is considered recognized in the absence of acceleration of changes in the calculated amplitude and phase relative to normal values.

В еще одном частном случае импульсный кодовый сигнал распознают при равенстве длительности фронтов импульсов принятого и кодового сигналов.In another particular case, a pulse code signal is recognized when the pulse widths of the received and code signals are equal.

Сущность технического решения поясняется следующими графическими изображениями на примере предпочтительной конструкции поездного устройства автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).The essence of the technical solution is illustrated by the following graphic images on the example of the preferred design of a train device for automatic locomotive signaling (ALS).

Фиг. 1: электрическая структурная схема локомотивного устройства АЛС.FIG. 1: electrical block diagram of an ALS locomotive device.

Фиг. 2: схема локомотивного устройства АЛС со штатным дешифратором.FIG. 2: diagram of a locomotive ALS device with a full-time decoder.

Фиг. 3: функциональная схема приемной головки.FIG. 3: Functional diagram of the receiving head.

Фиг. 4-6: варианты конструкции входного каскада приемного тракта.FIG. 4-6: design options of the input stage of the receiving path.

Фиг. 7: схема размещения сенсоров магнитного поля над рельсом (вид с торца и в плане).FIG. 7: layout of magnetic field sensors above the rail (end view and plan view).

Фиг. 8: функциональная схема анализатора сигналов от путевых устройств.FIG. 8: Functional diagram of a signal analyzer from track devices.

Фиг. 9: устойчивый прием кодовых сигналов и искаженный сигнал сложной формы.FIG. 9: stable reception of code signals and a distorted signal of complex shape.

Фиг. 10: пример алгоритма работы анализатора сигналов с контролем фазы.FIG. 10: an example of a signal analyzer algorithm with phase control.

Фиг. 11: кодовый сигнал на фоне сильной помехи.FIG. 11: code signal against a background of strong interference.

Фиг. 12: распознанный кодовый сигнал.FIG. 12: recognized code signal.

Фиг. 13: вторичный кодовый сигнал с образцовыми характеристиками стандарта АЛС.FIG. 13: secondary code signal with exemplary characteristics of the ALS standard.

Система АПС подвижного состава включает в себя источник сообщений и поездное устройство. В качестве источника сообщений выступает, например, путевой передатчик или передающая аппаратура на другом поезде, посредством которых посылают информативные сигналы в закодированном виде, в частности, о состоянии светофоров, путевых стрелок и расстоянии между поездами. Поездное устройство установлено на единице подвижного состава, например на локомотиве или вагоне, и предназначено для приема кодовых сигналов через рельсовую цепь, образованную нитями рельсов и находящимся на данном пути составом. При размещении поездного устройства АПС на локомотиве данная система представляет собой АЛС, а поездное устройство является локомотивным. АПС характеризуется достоверностью своей работы. Величина достоверности работы АПС задана при проектировании системы.The MTA system of the rolling stock includes a message source and a train device. The source of messages is, for example, a track transmitter or transmission equipment on another train, through which informative signals are sent in encoded form, in particular, on the status of traffic lights, directional arrows and the distance between trains. The train device is installed on a unit of rolling stock, for example, on a locomotive or a car, and is designed to receive code signals through a rail circuit formed by rail strands and a train located on this track. When placing the train APS device on the locomotive, this system is an ALS, and the train device is locomotive. APS is characterized by the reliability of its work. The reliability value of the APS is set during the design of the system.

Локомотивное устройство содержит приемную головку 1 и средства индикации и/или автоматики, например, локомотивный светофор 2 в кабине машиниста, поездной автостоп 3, дисплей бортовой информационной системы, автоматический регулятор скорости движения состава. При выполнении приемной головки 1 с функцией дешифрации кода информативного сигнала данную головку соединяют непосредственно со светофором 2 и автостопом 3 (фиг. 1), а при наличии в локомотиве штатного дешифратора 4 обеспечивается возможность для связи приемной головки 1 со светофором 2 и автостопом 3 через локомотивный дешифратор 4 (фиг. 2).The locomotive device includes a receiving head 1 and means of indication and / or automation, for example, a locomotive traffic light 2 in the driver's cab, train hitch 3, display on-board information system, automatic speed control of the train. When executing the receiving head 1 with the function of decoding the code of the informative signal, this head is connected directly to the traffic light 2 and the hitch 3 (Fig. 1), and if the locomotive has a standard decoder 4, it is possible to connect the receiving head 1 with the traffic light 2 and hitchhiking 3 through a locomotive decoder 4 (Fig. 2).

Приемная головка 1 представляет собой устройство в виде активного блока с аналоговой и цифровой обработкой сигнала от кодовых токов, содержит входной каскад приемного тракта 5, аналоговый фильтр 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, функциональный узел 8 для цифровой фильтрации, кольцевой буфер 9, анализатор сигналов 10, устройство управления 11, управляемый генератор аналоговых или цифровых сигналов 12 и выходной усилитель 13 (фиг. 3).The receiving head 1 is a device in the form of an active unit with analog and digital processing of the signal from the code currents, contains the input stage of the receiving path 5, an analog filter 6, an analog-to-digital converter (ADC) 7, a functional unit 8 for digital filtering, a ring buffer 9 , a signal analyzer 10, a control device 11, a controlled generator of analog or digital signals 12 and an output amplifier 13 (Fig. 3).

Входной каскад приемного тракта 5, аналоговый фильтр 6, АЦП 7, функциональный узел 8 для цифровой фильтрации, кольцевой буфер 9, анализатор сигналов 10 и устройство управления 11 электрически связаны между собой последовательно через свои сигнальные входы и соответствующие выходы. Первый выход устройства управления 11 связан с управляющим входом функционального узла 8 для цифровой фильтрации, второй выход устройства управления 11 связан с управляющим входом анализатора сигналов 10, а третий выход устройства управления 11 связан с управляющим входом генератора 12, сигнальный выход которого в свою очередь связан со входом усилителя 13.The input stage of the receiving path 5, an analog filter 6, ADC 7, a functional unit 8 for digital filtering, a ring buffer 9, a signal analyzer 10 and a control device 11 are electrically connected to each other in series through their signal inputs and corresponding outputs. The first output of the control device 11 is connected to the control input of the functional unit 8 for digital filtering, the second output of the control device 11 is connected to the control input of the signal analyzer 10, and the third output of the control device 11 is connected to the control input of the generator 12, whose signal output is in turn connected to amplifier input 13.

Все перечисленные элементы приемной головки 1 закреплены в общем корпусе этого устройства, который подвешивают под локомотивом на месте установки штатной приемной катушки.All of the listed elements of the receiving head 1 are fixed in the general housing of this device, which is suspended under the locomotive at the installation site of the standard receiving coil.

Входной каскад приемного тракта 5 приемной головки 1 включает в себя датчик магнитного поля 14 и предварительный усилитель 15 (фиг. 4).The input stage of the receiving path 5 of the receiving head 1 includes a magnetic field sensor 14 and a pre-amplifier 15 (Fig. 4).

Приемный датчик магнитного поля 14 содержит первичный преобразователь магнитного поля для диапазона от 1 мкТл до 100 мТл. В качестве чувствительного элемента датчика 14 используют твердотельный полупроводниковый сенсор напряженности или индукции магнитного поля, работающий, например, на основе эффекта Холла или на магниторезистивном эффекте квантовомеханической природы, в частности, на эффекте гигантского магнетосопротивления.The receiving magnetic field sensor 14 contains a primary magnetic field transducer for the range from 1 μT to 100 mT. As a sensitive element of the sensor 14, a solid-state semiconductor sensor of intensity or magnetic field induction is used, operating, for example, on the basis of the Hall effect or on the magnetoresistive effect of quantum mechanical nature, in particular, on the effect of giant magnetoresistance.

Вариант устройства с датчиком Холла дополнен концентратором магнитного поля 16. Альтернативный вариант с магниторезистивным датчиком снабжен вспомогательным генератором для установки рабочего режима датчика, при этом управляющий вход указанного генератора связан с выходом устройства управления 11.A variant of the device with a Hall sensor is supplemented by a magnetic field concentrator 16. An alternative version with a magnetoresistive sensor is equipped with an auxiliary generator for setting the operating mode of the sensor, while the control input of the specified generator is connected to the output of the control device 11.

Датчик 14 является аналоговым устройством, его сенсор магнитного поля напрямую соединен с входом усилителя 15, причем датчик 14 и усилитель 15 расположены в непосредственной близи друг от друга.The sensor 14 is an analog device, its magnetic field sensor is directly connected to the input of the amplifier 15, and the sensor 14 and the amplifier 15 are located in close proximity to each other.

Также датчик 14 характеризуется не более чем одной координатой измерения и закреплен внутри корпуса приемной головки 1 с учетом положения данной головки на посадочном месте локомотива для ориентирования датчика 14 из условия преимущественной перпендикулярности оси указанной координаты измерения к продольной оси рельса, на котором находится локомотив.Also, the sensor 14 is characterized by no more than one coordinate of measurement and is fixed inside the housing of the receiving head 1, taking into account the position of this head on the seat of the locomotive to orient the sensor 14 from the condition that the axis of the specified coordinate of measurement is predominantly perpendicular to the longitudinal axis of the rail on which the locomotive is located.

Входной каскад приемного тракта 5 предпочтительно содержит пару идентичных в пределах допустимой погрешности по своим рабочим параметрам датчиков магнитного поля 14 и 17, а усилитель 15 является дифференциальным (фиг. 5). Датчики магнитного поля 14 и 17 соединены с усилителем 15 таким образом, что выходной сигнал усилителя 15 пропорционален сумме входных интегральных сигналов с датчиков 14 и 17, включающих в себя как детерминированные, так и помеховые составляющие. В наилучшем варианте своего выполнения входной каскад приемного тракта 5 состоит из двух и более групп, каждая из которых включает в себя спаренные через дифференциальный усилитель датчики (фиг. 6).The input stage of the receiving path 5 preferably contains a pair of magnetic field sensors 14 and 17 that are identical within the permissible error, and the amplifier 15 is differential (Fig. 5). The magnetic field sensors 14 and 17 are connected to the amplifier 15 in such a way that the output signal of the amplifier 15 is proportional to the sum of the input integrated signals from the sensors 14 and 17, which include both deterministic and interference components. In the best embodiment, the input stage of the receiving path 5 consists of two or more groups, each of which includes sensors paired through a differential amplifier (Fig. 6).

При этом сенсорные полупроводниковые пластины всех групп, включая пластины 18, 19 соответственно датчиков 14 и 17, расположены так, что оси X, Y их координат измерения магнитного поля, определяемые по осям лепестков диаграмм направленности датчиков, перпендикулярны к продольной оси Z рельса 20, причем сенсорные пластины 18, 19 лежат в одной горизонтальной плоскости W (фиг. 7), что позволяет считать датчики размещенными в одинаковых условиях магнитного поля.Moreover, the sensor semiconductor wafers of all groups, including the wafers 18, 19 of the sensors 14 and 17, respectively, are located so that the X, Y axes of their magnetic field measurement coordinates, determined by the axes of the lobe of the radiation patterns of the sensors, are perpendicular to the longitudinal Z axis of the rail 20, and the sensor plates 18, 19 lie in one horizontal plane W (Fig. 7), which makes it possible to consider the sensors placed under the same magnetic field conditions.

Датчики 14, 17 устойчивы по своим рабочим параметрам в диапазонах от 20 до 80 Гц принятого сигнала и от -60 до +60°С температуры окружающей среды.Sensors 14, 17 are stable in their operating parameters in the ranges from 20 to 80 Hz of the received signal and from -60 to + 60 ° C of the ambient temperature.

Предварительный усилитель 15 выполнен малошумящим, характеризуется высоким входным и низким выходным сопротивлениями. В предпочтительном варианте осуществления устройства имеет дифференциальный вход.The preamplifier 15 is made low noise, characterized by high input and low output resistances. In a preferred embodiment, the device has a differential input.

Концентратор магнитного поля 16 для датчика 14 в виде датчика Холла представляет собой преобразователь магнитного потока в форме ферритового стержня или пластины с узкой стороной, ориентированной к датчику 14, и широкой стороной, ориентированной в сторону рельса 20. Концентратор 16 находится в непосредственной близи от датчика 14 и соосен с его координатной осью измерения для придания конструкции большей избирательной чувствительности к слабому магнитному полю сигнала АЛС.The magnetic field concentrator 16 for the sensor 14 in the form of a Hall sensor is a magnetic flux transducer in the form of a ferrite rod or plate with a narrow side oriented to the sensor 14 and a wide side oriented to the rail 20. The concentrator 16 is in close proximity to the sensor 14 and coaxial with its coordinate axis of measurement to give the design greater selective sensitivity to the weak magnetic field of the ALS signal.

Аналоговый фильтр 6 выполнен в виде активного полосового фильтра, имеет линейную характеристику в области частот от 20 до 80 Гц включительно, что превышает рабочий частотный диапазон АЛС 25-75 Гц. Фильтр 6 имеет простую конструкцию, т.к. пропускает только одну полосу частот, которая охватывает все возможные частоты стандарта АЛС.The analog filter 6 is made in the form of an active band-pass filter, has a linear characteristic in the frequency range from 20 to 80 Hz, inclusive, which exceeds the working frequency range of the ALS 25-75 Hz. Filter 6 has a simple design, as passes only one frequency band, which covers all possible frequencies of the ALS standard.

Входной тракт приемной головки 1 выполнен с возможностью пропускания аналогового сигнала в диапазоне от 50 мкВ до 2,5 В.The input path of the receiving head 1 is configured to transmit an analog signal in the range from 50 μV to 2.5 V.

АЦП 7 имеет эффективную разрядность не менее 18 бит при частоте оцифровки 10-50 кГц.ADC 7 has an effective bit depth of at least 18 bits at a sampling frequency of 10-50 kHz.

Для цифровой обработки сигнала приемная головка 1 содержит элементы цифровой микроэлектроники, на основе которых построены функциональный узел 8 для цифровой фильтрации, кольцевой буфер 9, анализатор сигналов 10 и устройство управления 11.For digital signal processing, the receiving head 1 contains elements of digital microelectronics, on the basis of which a functional unit 8 for digital filtering, an annular buffer 9, a signal analyzer 10 and a control device 11 are built.

Функциональный узел 8 для цифровой фильтрации выполнен с возможностью обработки сигналов по алгоритмам одного или более цифровых фильтров для подавления импульсных, флуктуационных и синусоидальных помех. Данный узел позволяет выбрать тип фильтра и провести его настройку, в том числе с целью адаптации к качеству принятого сигнала. Например, узел 8 обеспечивает возможность узкополосной полосовой фильтрации на рабочей частоте АЛС для выделения устойчивого сигнала, линейную и нелинейную фильтрацию, в частности с конечной импульсной характеристикой для уменьшения уровня шума типа медианного фильтра, калмановскую фильтрацию или фильтрацию с экспоненциальным сглаживанием.Functional unit 8 for digital filtering is configured to process signals according to the algorithms of one or more digital filters to suppress pulsed, fluctuation and sinusoidal interference. This node allows you to select the type of filter and configure it, including with the aim of adapting to the quality of the received signal. For example, node 8 provides the possibility of narrow-band pass filtering at the operating frequency of the ALS to isolate a stable signal, linear and non-linear filtering, in particular with a finite impulse response to reduce noise such as a median filter, Kalman filtering or filtering with exponential smoothing.

Кольцевой буфер 9 служит для временного хранения цифровых данных ряда последовательных отсчетов дискретизации принятого сигнала. Разрядность буфера 9 равна разрядности АЦП 7.The ring buffer 9 serves for temporary storage of digital data of a number of consecutive sampling samples of the received signal. The capacity of the buffer 9 is equal to the capacity of the ADC 7.

Анализатор сигналов 10 микропроцессорный, выполнен комплексным и включает в себя анализатор амплитуды аналогового сигнала в виде пикового детектора, анализатор фазы сигнала и анализатор длительности фронта импульсного сигнала. Анализатор 10 содержит функциональный узел 21 для узкополосного расчета амплитуды/фазы сигнала, запоминающее устройство 22, компаратор 23 и решатель 24 (фиг. 8). Пиковый детектор представляет собой функциональный узел устройства, предназначенный для поиска амплитудного пика на рабочей частоте АЛС.The signal analyzer 10 is microprocessor-based, it is comprehensive and includes an analog signal amplitude analyzer in the form of a peak detector, a signal phase analyzer and an analyzer of the pulse edge duration. The analyzer 10 contains a functional unit 21 for narrow-band calculation of the amplitude / phase of the signal, a storage device 22, a comparator 23 and a solver 24 (Fig. 8). The peak detector is a functional unit of the device designed to search for the amplitude peak at the operating frequency of the ALS.

Устройство управления 11 предназначено для логического управления элементами приемной головки 1. Выполнено с возможностью ввода/вывода информации.The control device 11 is intended for logical control of the elements of the receiving head 1. Made with the possibility of input / output information.

Генератор аналоговых или цифровых сигналов 12 выполнен с возможностью формирования выходного кодового сигнала стандарта АЛС.The analog or digital signal generator 12 is configured to generate an ALS standard code output signal.

Усилитель 13 предназначен для усиления сигнала генератора 12 и согласования этого генератора с дешифратором 4 или со светофором 2, автостопом 3 и другими узлами локомотивного устройства.The amplifier 13 is designed to amplify the signal of the generator 12 and matching this generator with a decoder 4 or with a traffic light 2, hitchhiking 3 and other nodes of the locomotive device.

Все перечисленные части приемной головки 1 соединены между собой сборочными операциями, обеспечивающими конструктивное единство и реализацию данным устройством общего функционального назначения.All of the listed parts of the receiving head 1 are interconnected by assembly operations, providing structural unity and implementation of this device for General functional purpose.

Настоящее техническое решение работает в автоматическом режиме следующим образом.The present technical solution operates automatically as follows.

Источник сообщений, находящийся на удаленном расстоянии от поезда, создает в рельсовой цепи электрический кодовый ток стандарта АЛС, например, модулированный по амплитуде или частотно-кодированный, следствием чего является информативное электромагнитное поле вокруг рельсовых нитей, достигающее приемной головки 1 локомотивного устройства. Магнитная индукция от минимально возможного тока АЛС вблизи штатного места приемной головки 1 составляет всего примерно 1,3⋅10^-6 Тл, что делает кодовый сигнал уязвимым к действию наблюдаемых на практике более мощных помех, амплитуда которых может многократно превышать амплитуду относительно слабого детерминированного сигнала, а наложение множества фаз сильно искажает форму исходного сигнала. К полезному сигналу АЛС с кодовой информацией добавляются импульсные, флуктуационные и синусоидальные помехи разнообразной природы, в том числе широкополосные помехи, охватывающие диапазон рабочих частот АЛС. Под действием помех принимаемый локомотивным устройством сигнал приобретает сложную форму, из-за чего выделение из него кода штатным дешифратором ранее было затруднено и ненадежно.A message source located at a remote distance from the train generates an ALS standard electrical code current in the rail circuit, for example, amplitude-modulated or frequency-coded, which results in an informative electromagnetic field around the rail threads, reaching the receiving head 1 of the locomotive device. Magnetic induction from the smallest possible ALS current near the standard location of the receiving head 1 is only about 1.3⋅10 ^-6 T, which makes the code signal vulnerable to more powerful interference observed in practice, the amplitude of which can be many times the amplitude of a relatively weak deterministic signal, and the superposition of many phases greatly distorts the shape of the original signal. Pulse, fluctuation, and sinusoidal interferences of various nature, including broadband interferences covering the range of operating frequencies of the ALS, are added to the useful ALS signal with code information. Under the influence of interference, the signal received by the locomotive device acquires a complex shape, which is why isolating the code from it with a standard decoder was previously difficult and unreliable.

Приемный безындукционный датчик 14 преобразует энергию магнитного поля в электрический измерительный сигнал, а именно переводит величину индукции магнитного поля в соответствующее электрическое напряжение без использования явления электромагнитной индукции. Рабочая полоса частот датчика 14 лежит в диапазоне 0-10 кГц. При использовании датчика Холла входящий магнитный поток предварительно сужают концентратором 16, что повышает чувствительность датчика данного вида к слабым полям АЛС. Магниторезистивный датчик при необходимости предварительно устанавливают в рабочий режим импульсом генератора по команде с устройства управления 11.The receiving inductionless sensor 14 converts the energy of the magnetic field into an electrical measuring signal, namely, converts the magnitude of the magnetic field induction into the corresponding electric voltage without using the phenomenon of electromagnetic induction. The operating frequency band of the sensor 14 lies in the range of 0-10 kHz. When using the Hall sensor, the incoming magnetic flux is preliminarily narrowed by the concentrator 16, which increases the sensitivity of this type of sensor to weak ALS fields. The magnetoresistive sensor, if necessary, is pre-set to the operating mode by the pulse of the generator upon command from the control device 11.

Датчик 14 измеряет величину магнитного поля преимущественно в направлении магнитного поля от тока АЛС, что достигается выполнением данного датчика с одной координатой измерения и его ориентированием относительно рельса 20, благодаря чему датчик имеет слабую чувствительность к помеховым составляющим магнитного поля, которые не совпадают с направлением магнитного поля АЛС. Так как датчик 14 измеряет индукцию или напряженность магнитного поля, но не чувствителен к скорости изменения данных физических величин, то амплитуда помехи от локальных зон намагниченности верхнего строения пути будет одинаковой на любой скорости движения состава, не появятся всплески помехи из-за быстрого пересечения намагниченного участка рельса или при включении тягового тока, что упрощает дальнейшую очистку принятого сигнала, а следовательно повышает помехоустойчивости устройства.The sensor 14 measures the magnitude of the magnetic field mainly in the direction of the magnetic field from the ALS current, which is achieved by performing this sensor with one coordinate of measurement and its orientation relative to the rail 20, so that the sensor has low sensitivity to interfering components of the magnetic field, which do not coincide with the direction of the magnetic field ALS. Since the sensor 14 measures the induction or magnetic field strength, but is not sensitive to the rate of change of these physical quantities, the amplitude of the interference from the local magnetization zones of the upper structure of the path will be the same at any speed of the train, there will be no bursts of interference due to the fast crossing of the magnetized section rail or when turning on the traction current, which simplifies further cleaning of the received signal, and therefore increases the noise immunity of the device.

Кроме того, использование для датчика 14 полупроводникового рабочего элемента позволяет улучшить массагабаритные характеристики локомотивного устройства АЛС. Размер приемной головки 1 по настоящему техническому решению в 3-5 раз меньше соответствующей характеристики используемых в настоящее время на рельсовом транспорте штатных головок. Масса датчика 14 с электронной платой составляет 20 г при примерно 25 кг массы штатной головки.In addition, the use of a semiconductor operating element for the sensor 14 makes it possible to improve the overall dimensions of the locomotive device ALS. The size of the receiving head 1 according to the present technical solution is 3-5 times smaller than the corresponding characteristic of the standard heads currently used in rail transport. The mass of the sensor 14 with the electronic board is 20 g with about 25 kg of the mass of the standard head.

Для улучшения соотношения сигнал/шум и повышения стабильности работы устройства в малых магнитных полях около 1 мкТл используют вход на двух и более датчиках 14 и 17, поставленных в противофазе к внешнему магнитному полю. При этом сигналы от внешнего магнитного поля суммируют усилителем 15, а соотношение сигнал/шум возрастает согласно выражению (1).To improve the signal-to-noise ratio and increase the stability of the device in small magnetic fields of about 1 μT, an input is used on two or more sensors 14 and 17, which are in antiphase to the external magnetic field. In this case, the signals from the external magnetic field are summed by the amplifier 15, and the signal-to-noise ratio increases according to expression (1).

Где:Where:

- соотношение сигнал/шум;

- signal to noise ratio;

N - число датчиков.N is the number of sensors.

В результате получают рост полезного сигнала на фоне шумовой дорожки от собственного белого шума датчиков 14, 17. Кроме того, второй датчик 17 выступает в качестве элемента резервирования, что повышает надежность локомотивного устройства АЛС.The result is an increase in the useful signal against the background of the noise track from the intrinsic white noise of the sensors 14, 17. In addition, the second sensor 17 acts as a backup element, which increases the reliability of the locomotive ALS device.

Все датчики, в частности датчик 14, выдают аналоговый выходной сигнал, который поступает на вход усилителя 15 без какой-либо обработки, что позволяет избежать снижения чувствительности устройства к слабым магнитным полям. Малое расстояние от датчиков 14, 17 до входа усилителя 15, его высокое входное сопротивление и низкий уровень собственных шумов позволяют получить высокий коэффициент передачи полезного сигнала в приемный электронный тракт головки 1. Таким образом, входной усилитель 15 согласует характеристики датчиков 14, 17 с параметрами приемного тракта устройства. Выбор коэффициента усиления приемного тракта зависит от конкретного типа полупроводникового магниточувствительного элемента и подобран из условия не превышения амплитудой от самой сильной допустимой магнитной помехи разрядной сетки АЦП 7.All sensors, in particular the sensor 14, give an analog output signal, which is input to the amplifier 15 without any processing, which avoids reducing the sensitivity of the device to weak magnetic fields. The small distance from the sensors 14, 17 to the input of the amplifier 15, its high input impedance and low level of intrinsic noise make it possible to obtain a high transmission coefficient of the useful signal in the receiving electronic path of head 1. Thus, the input amplifier 15 matches the characteristics of the sensors 14, 17 with the parameters of the receiving device path. The choice of the gain of the receiving path depends on the particular type of semiconductor magnetically sensitive element and is selected from the condition that the amplitude of the strongest permissible magnetic interference of the ADC 7 discharge grid does not exceed the amplitude.

Затем принятый широкополосный сигнал подвергают аналоговой фильтрации с целью подавления частот вне стандарта АЛС. Например, отсечка ниже частоты 20 Гц хорошо защищает от помех при движении над намагниченными участками рельса и рельсовыми стыками, а выше 80 Гц отсекаются мощные ударные помехи.Then, the received broadband signal is subjected to analog filtering to suppress frequencies outside the ALS standard. For example, a cut-off below a frequency of 20 Hz protects well from interference when moving over magnetized sections of a rail and rail joints, and powerful shock noise is cut off above 80 Hz.

В предпочтительном варианте осуществления технического решения частоты измерительного сигнала вне расширенной на 10% с каждой стороны рабочей полосы частот АЛС подавляют полностью. Выбор данных границ связан с необходимостью обеспечения надежного приема кодовых сигналов даже при дрейфе характеристик фильтра 6 или в условиях присутствия в канале связи АЛС мультипликативных помех. Каскад аналоговой фильтрации позволяет улучшить соотношение сигнал/помеха в полном сигнале на уровне приемного тракта локомотивного устройства АЛС и разгружает АЦП 7.In a preferred embodiment, the technical solution of the frequency of the measuring signal outside the extended by 10% on each side of the operating frequency band of the ALS is completely suppressed. The choice of these boundaries is associated with the need to ensure reliable reception of code signals even when the characteristics of filter 6 drift or in the presence of multiplicative noise in the ALS communication channel. The analog filtering cascade improves the signal-to-noise ratio in the entire signal at the level of the receiving path of the locomotive ALS device and unloads the ADC 7.

Увеличение соотношения сигнал/помеха для аналогового тракта локомотивного устройства, а также высокий коэффициент передачи полезного сигнала позволяют расширить динамический диапазон по уровню входного сигнала. Например, минимальный сигнал от тока АЛС в рельсе 20 на выходе фильтра 6 составляет не менее 1 мВ, что обеспечивает динамический диапазон приемного тракта, как отношения в уровне между высшим пиком сигнала АЛС и амплитудой высшей спектральной составляющей шума, не хуже 1⋅10⁴-1⋅10⁶.An increase in the signal-to-noise ratio for the analog path of the locomotive device, as well as a high transmission coefficient of the useful signal, allow expanding the dynamic range in terms of the input signal level. For example, the minimum signal from the ALS current in the rail 20 at the output of the filter 6 is at least 1 mV, which provides a dynamic range of the receiving path, as the ratio in level between the highest peak of the ALS signal and the amplitude of the higher spectral component of noise, not worse than 1⋅10 ⁴ - 1⋅10 ⁶ .

После грубой аналоговой фильтрации принятый сигнал оцифровывают посредством АЦП 7. Большая разрядность АЦП 7 и широкий динамический диапазон приемного тракта устройства позволяют одновременно зафиксировать минимально возможный сигнал АЛС и максимально допустимую помеху. Уровень минимально возможного сигнала АЛС, так же как и уровень максимально допустимой помехи известны из проектной документации АЛС. Так как кодовый сигнал АЛС имеет величину не менее 1 мВ, а АЦП 7 различает 50 мкВ, то для минимального полезного сигнала будет 20 градаций по амплитуде, что означает устойчивую регистрацию и обработку цифровыми каскадами устройства.After coarse analog filtering, the received signal is digitized by ADC 7. The large ADC 7 bit depth and the wide dynamic range of the device’s receiving path make it possible to simultaneously record the minimum possible ALS signal and the maximum allowable noise. The level of the minimum possible signal of the ALS, as well as the level of the maximum allowable interference are known from the design documentation of the ALS. Since the ALS code signal has a value of at least 1 mV, and ADC 7 distinguishes 50 μV, for the minimum useful signal there will be 20 gradations in amplitude, which means stable registration and processing by digital stages of the device.

При частотном кодировании информации АЛС частоту оцифровки выбирают из условия (2) для обеспечения определения фазы сигнала с отклонением не более 1%. Частота оцифровки 10 кГц достаточна для работы с амплитудой и фазой кодового сигнала частотой до 1 кГц.In the frequency coding of ALS information, the sampling frequency is selected from condition (2) to ensure the determination of the phase of the signal with a deviation of not more than 1%. A sampling frequency of 10 kHz is sufficient to work with the amplitude and phase of the code signal with a frequency of up to 1 kHz.

Где:Where:

F - частота оцифровки;F is the frequency of digitization;

- частота кодового сигнала.

- frequency of the code signal.

Оцифрованный сигнал затем проходит этап точной и гибкой цифровой фильтрации. Для этого эмпирически подбирают коэффициенты для цифровых фильтров, например, среднеквадратическое ожидание, с учетом заводских характеристик датчика 18. При помощи устройства управления 11 настраивают фильтры узла 8 и выбирают конкретные фильтры для текущей помеховой обстановки на линии связи АЛС и алгоритмов обработки данных в следующем каскаде устройства. Настройку и выбор фильтров осуществляют из условия получения наиболее чистого и четкого сигнала на выходе функционального узла 8 для цифровой фильтрации, наиболее близкого к идеальному сигналу по стандарту АЛС.The digitized signal then goes through an accurate and flexible digital filtering phase. To do this, empirically select the coefficients for digital filters, for example, the rms expectation, taking into account the factory characteristics of the sensor 18. Using the control device 11, configure the filters of node 8 and select specific filters for the current interference situation on the ALS communication line and data processing algorithms in the next stage of the device . Filter settings and selection are carried out from the condition of obtaining the cleanest and clearest signal at the output of functional unit 8 for digital filtering, which is closest to the ideal signal according to the ALS standard.

Если анализатор сигналов 10 находится в режиме, который не предусматривает самостоятельное выделение узкополосного сигнала АЛС, то выбор частоты сигнала, на которой работает источник сообщений, производят посредством узла 8. Кроме того, цифровые фильтры очищают и сглаживают сигнал. Для достижения наибольшей эффективности их целесообразно использовать во взаимодополняющей совокупности. Например, после медианной фильтрации, которая хорошо подавляет шумовые выбросы отсчетов случайного характера и помехи в виде одиночных импульсов, следует применить калмановскую фильтрацию флуктуационного шума.If the signal analyzer 10 is in a mode that does not independently select a narrow-band ALS signal, then the signal frequency at which the message source operates is selected by means of node 8. In addition, digital filters clear and smooth the signal. To achieve maximum efficiency, it is advisable to use them in a complementary set. For example, after median filtering, which well suppresses noise emissions from random samples and interference in the form of single pulses, Kalman filtering of fluctuation noise should be applied.

Устройство управления 11 предпочтительно периодически проверяет качество цифровой фильтрации, после чего, при необходимости, производит подстройку и/или выбор цифровых фильтров для адаптации фильтрации к качеству принимаемого сигнала АЛС.The control device 11 preferably periodically checks the quality of the digital filtering, after which, if necessary, it makes adjustments and / or selection of digital filters to adapt the filtering to the quality of the received ALS signal.

Очищенные цифровой фильтрацией числовые данные заносят в кольцевой буфер 9 для согласования работы каскада фильтрации и последующего анализа, что увеличивает быстродействие обработки сигнальной информации в широком диапазоне амплитуд и фаз, а следовательно положительно сказывается на помехоустойчивости локомотивного устройства АЛС.The numerical data purified by digital filtering is entered into the annular buffer 9 to coordinate the operation of the filtration cascade and subsequent analysis, which increases the processing speed of signal information in a wide range of amplitudes and phases, and therefore has a positive effect on the noise immunity of the locomotive ALS device.

По завершению цифровой фильтрации измерительный сигнал анализируют с целью нахождения амплитудного пика на рабочей частоте АЛС. Для этого сначала вычисляют мгновенные значения амплитуды сигнала на интересующей частоте при помощи узла 21, работающего, например, по алгоритму Герцеля, и реализующего собой техническое средство для узкочастотного вычисления величин амплитуды и фазы сигнала. Таким образом осуществляется выбор частоты сигнала путевого или иного передающего устройства без использования сложных аналоговых схем. Затем задействуют пиковый детектор, настроенный на частоту АЛС и не реагирующий на частоты помех. Если амплитудный пик распознан, то устройство управления 11 подает сигнал разрешения на вход генератора 12. В качестве альтернативы возможен расчет амплитуд по методу быстрого преобразования Фурье в узкополосном диапазоне, выделенном узлом 8. При этом в качестве технического средства для узкочастотного вычисления величин амплитуды и фазы сигнала выступает совокупность узлов 8 и 21.Upon completion of digital filtering, the measuring signal is analyzed in order to find the amplitude peak at the operating frequency of the ALS. To do this, first calculate the instantaneous values of the amplitude of the signal at the frequency of interest using the node 21, which operates, for example, according to the Goertzel algorithm, and implements a technical tool for the narrow-frequency calculation of the amplitude and phase of the signal. In this way, the signal frequency of a track or other transmission device is selected without the use of complex analog circuits. Then a peak detector is activated, tuned to the ALS frequency and not responding to interference frequencies. If the amplitude peak is recognized, then the control device 11 provides a permission signal to the input of the generator 12. Alternatively, the amplitudes can be calculated using the fast Fourier transform method in the narrow-band range allocated by node 8. Moreover, as a technical means for the narrow-frequency calculation of the amplitude and phase of the signal acts as a set of nodes 8 and 21.

Большой динамический диапазон приемной головки 1 в совокупности с цифровой фильтрацией позволяют отстроить кодовый сигнал АЛС даже от превосходящих детерминированный сигнал в 10 раз аддитивных помех на частотах, близких к рабочей частоте АЛС.The large dynamic range of the receiving head 1, in combination with digital filtering, makes it possible to tune the ALS code signal even from additive noise exceeding the determinate signal by 10 times at frequencies close to the ALS operating frequency.

Еще большее повышение помехоустойчивости локомотивного устройства АЛС достигают путем дополнительного анализа амплитуды, фазы или длительности фронта принятого сигнала, что позволяет более надежно разграничить детерминированный и помеховый сигналы. Для этого используют длинную и короткую выборки данных. По длинной выборке, в период устойчивого приема (интервал t₁-t₂ на фиг. 9), с высокой степенью достоверности определяют параметры сигнала АЛС и временно сохраняют их в запоминающем устройстве 22, принимая за опорные величины. Например, при контроле амплитуды и фазы сигнала, могут быть использованы условия (3).An even greater increase in the noise immunity of a locomotive ALS device is achieved by additional analysis of the amplitude, phase, or duration of the front of the received signal, which makes it possible to more reliably distinguish between deterministic and interference signals. To do this, use long and short data samples. According to a long sample, during the period of stable reception (interval t ₁ -t ₂ in Fig. 9), the parameters of the ALS signal are determined with a high degree of reliability and temporarily stored in memory 22, taking them as reference values. For example, when controlling the amplitude and phase of a signal, conditions (3) can be used.

Коэффициент D подбирают эмпирически, обычно он характеризует отклонение фазы не более чем на 5%.The coefficient D is selected empirically; usually it characterizes the phase deviation by no more than 5%.

Где:Where:

А - амплитуда текущего сигнала (момент времени t₃ на фиг. 9);A is the amplitude of the current signal (time t ₃ in Fig. 9);

- максимальная амплитуда шума на частоте АЛС;

- the maximum amplitude of the noise at the frequency of the ALS;

Р - фаза текущего сигнала;P is the phase of the current signal;

- фаза опорного сигнала;

- phase of the reference signal;

D - коэффициент.D is the coefficient.

После успешного определения фазы опорного сигнала по длинной выборке данных записывают значение

в устройство 22, а затем вычисляют фазу текущего сигнала Р по короткой выборке. Величина А определена на стадии поиска пика амплитуды, а

известна заранее из характеристик АЛС. После этого сравнивают компаратором 23 текущие значения с опорными и, если условия (3) истинны, то решатель 24 выдает сигнал управления «1» (фиг. 10), поступающий на вход устройства управления 11, которое подает соответствующую команду на вход генератора 12. В течение заданного времени приемная головка 1 держит синхронизацию с опорным сигналом, а по истечении этого времени заново проводит вычисления по длинной выборке, чтобы обеспечить высокую достоверность работы системы АЛС.After successfully determining the phase of the reference signal from a long data sample, write the value

to the device 22, and then calculate the phase of the current signal P from a short sample. The value of A is determined at the stage of searching for the peak amplitude, and

known in advance from the characteristics of ALS. After that, the comparator 23 compares the current values with the reference values and, if conditions (3) are true, then the solver 24 generates a control signal "1" (Fig. 10), which is input to the control device 11, which sends the corresponding command to the input of the generator 12. B for a given time, the receiving head 1 keeps synchronization with the reference signal, and after this time, it re-calculates a long sample to ensure high reliability of the ALS system.

Анализатор длительности фронта импульсного сигнала работает по аналогичной процедуре, сравнивая длительность фронта принятого сигнала с априорно известной длительностью фронта сигнала АЛС при отсутствии помех. Если разница между сравниваемыми величинами лежит в заданном диапазоне, то делают вывод о том, что принятый сигнал распознан в качестве кодового.The analyzer of the pulse edge duration works according to a similar procedure, comparing the edge duration of the received signal with the a priori known ALS signal edge duration in the absence of interference. If the difference between the compared values lies in the specified range, then conclude that the received signal is recognized as a code signal.

В качестве другого критерия отличия детерминированного сигнала от помехи используют ускорение изменения вычисленных амплитуды и фазы относительно нормальных для стандарта АЛС значений. Если наблюдается аномально резкое изменение амплитуды и/или фазы принятого сигнала, то делают вывод о том, что это помеха и не учитывают сигнал. Опорные значения в этом режиме работы устройства не вычисляют.As another criterion for the difference between the determinate signal and the interference, the acceleration of changes in the calculated amplitude and phase relative to the normal values for the ALS standard is used. If an abnormally sharp change in the amplitude and / or phase of the received signal is observed, then conclude that this is a hindrance and do not take into account the signal. The reference values in this mode of operation of the device are not calculated.

Частотно-кодированные сигналы АЛС распознают по характерным частотам и длительности, для чего определяют амплитуды и фазы одновременно на более чем одной заданной частоте.Frequency-coded ALS signals are recognized by their characteristic frequencies and duration, for which they determine the amplitudes and phases simultaneously at more than one given frequency.

Конкретный режим работы анализатора сигналов 10 задает устройство управления 11 по команде машиниста или в автоматическом режиме из условия распознавания наибольшего числа кодовых сигналов АЛС за единицу времени. Устройство управления 11 содержит информацию о характеристиках восстановленного в процессе работы устройства кодового сигнала источника сообщения.The specific mode of operation of the signal analyzer 10 sets the control device 11 at the command of the driver or in automatic mode from the condition of recognition of the largest number of ALS code signals per unit time. The control device 11 contains information about the characteristics of the recovered during the operation of the device code signal of the message source.

После выдачи сигнала разрешения устройством управления 11 генератор 12 формирует выходной кодовый сигнал с образцовыми характеристиками стандарта АЛС, благодаря чему обеспечивается помехоустойчивая работа дешифратора 4 и возможность однозначной дешифрации кода за счет работы с чистым кодовым сигналом, параметры которого, например частота, амплитуда и фаза, идентичны или крайне близки к параметрам исходного сигнала на выходе источника сообщения, что ведет к безотказности работы системы АПС в условиях зашумленности кодовых сигналов путевых устройств с заданной для данной системы достоверностью. Сгенерированный сигнал является вторичным по отношению к принятому и распознанному кодовому сигналу. Задержка вторичного кодового сигнала относительно исходного сигнала пренебрежимо мала.After the resolution signal is issued by the control device 11, the generator 12 generates an output code signal with exemplary characteristics of the ALS standard, which ensures interference-free operation of the decoder 4 and the ability to uniquely decrypt the code by working with a clean code signal, the parameters of which, for example, frequency, amplitude and phase, are identical or extremely close to the parameters of the original signal at the output of the message source, which leads to the failure-free operation of the APS system in conditions of noisy code signals put O devices reliably given to the system. The generated signal is secondary to the received and recognized code signal. The delay of the secondary code signal relative to the original signal is negligible.

В предпочтительном варианте осуществления технического решения устройство управления 11 запускает генератор 12 только после проверки возможности декодирования сигнала, который будет сгенерирован. Например, устройство управления 11 обладает информацией о ряде распознанных импульсов и если устройство управления 11 успешно декодирует код импульсов, то делают вывод о том, что эти импульсы несут в себе сообщение АЛС, после чего генерируют и подают вторичный кодовый сигнал на дешифратор 4. Если устройство управления 11 не способно декодировать код указанных импульсов, то предполагается, что и штатный дешифратор 4 не справится с декодированием качественно. В таком случае устройство управления 11 не включает генератор 12, что позволяет избежать возможной ошибочной интерпретации сигнала дешифратором 4.In a preferred embodiment of the technical solution, the control device 11 starts the generator 12 only after checking whether it is possible to decode the signal that will be generated. For example, the control device 11 has information about a number of recognized pulses and if the control device 11 successfully decodes the pulse code, then it is concluded that these pulses carry an ALS message, after which they generate and supply a secondary code signal to decoder 4. If the device control 11 is not able to decode the code of these pulses, it is assumed that the standard decoder 4 will not cope with the decoding quality. In this case, the control device 11 does not include a generator 12, which avoids the possible erroneous interpretation of the signal by the decoder 4.

Амплитуду вторичного кодового сигнала задают усилителем 13, она не зависит от амплитуды принятого сигнала АЛС и уровня помех.The amplitude of the secondary code signal is set by the amplifier 13; it does not depend on the amplitude of the received ALS signal and the level of interference.

Таким образом, даже на фоне более мощной помехи (20 Гц на фиг. 11) удается распознать кодовый сигнал (25 Гц на фиг. 11), восстановить его (фиг. 12) и сформировать вторичный кодовый сигнал стандарта АЛС (75 Гц на фиг. 13).Thus, even against the background of more powerful interference (20 Hz in FIG. 11), it is possible to recognize the code signal (25 Hz in FIG. 11), restore it (FIG. 12), and generate a secondary ALS standard code signal (75 Hz in FIG. 13).

Наибольшее повышение помехоустойчивости локомотивного устройства АПС на фоне маскирующих кодовый сигнал аддитивных помех обеспечивается при сочетании высокой чувствительности приемного устройства и стабильной работе устройства в слабых магнитных полям АПС, его низкой чувствительности к внешним помехам, малому уровню собственных шумов, одновременной фиксации слабого сигнала АПС на фоне сильной помехи, комплексной цифровой фильтрацией импульсных, флуктуационных и синусоидальных помех, дополненной анализом характеристик сигналов, позволяет устойчиво распознать кодовый сигнал АПС на фоне аддитивных помех в широком диапазоне их амплитуд и независимо от фаз помех. В результате этого сбои в работе АПС из-за действия аддитивных помех практически исключены, система обеспечивает высокую эксплуатационную надежность и функционирует с заданной достоверностью даже в условиях сильной зашумленности кодовых сигналов.The greatest increase in the noise immunity of a locomotive APS device against the background of additive noise masking a code signal is ensured by a combination of a high sensitivity of the receiving device and stable operation of the device in weak magnetic fields of APS, its low sensitivity to external noise, low noise floor, and simultaneous fixation of a weak APS signal against a background of strong interference, integrated digital filtering of impulse, fluctuation and sinusoidal interference, supplemented by analysis of signal characteristics, It allows stably detect a signal coded in the MTA additive background noise in a wide range of amplitudes and phases regardless of interference. As a result of this, failures in the operation of the APS due to the action of additive interference are practically eliminated, the system provides high operational reliability and functions with a given reliability even in conditions of strong noise of code signals.

Другим примером использования настоящего технического решения является система связи для передачи технологической информации и управляющих сигналов по стальным трубопроводам. Токовая цепь для однониточного трубопровода образована модулятором, трансмиттером, телом трубы, заземляющим устройством и приемником. Модулятор генерирует код, соответствующий необходимой посылке данных. В структуре кода указывается идентификатор отправителя и идентификатор получателя, код передают на трансмиттер, который присоединен одним выходом к трубопроводу, а другим выходом к заземляющему устройству. Конструкция устройства для распознавания кодового сигнала на фоне аддитивных помех и принцип его работы при этом являются такими же, как и в случае АЛС.Another example of the use of this technical solution is a communication system for transmitting technological information and control signals through steel pipelines. The current circuit for a single-line pipeline is formed by a modulator, transmitter, pipe body, grounding device and receiver. The modulator generates a code corresponding to the necessary data sending. In the structure of the code, the identifier of the sender and the identifier of the recipient are indicated, the code is transmitted to the transmitter, which is connected with one output to the pipeline, and the other output to the grounding device. The design of the device for recognizing the code signal against the background of additive interference and the principle of its operation are the same as in the case of ALS.

Claims (4)

1. Способ распознавания кодового сигнала на фоне аддитивных помех, характеризующийся тем, что осуществляют прием сигнала при условии одновременной фиксации минимально допустимого уровня амплитуды полезного сигнала и максимально допустимого уровня амплитуды аддитивной помехи, вычисляют мгновенные значения амплитуды принятого сигнала на рабочей частоте, а кодовый сигнал распознают по присутствию амплитудного пика на рабочей частоте.1. A method for recognizing a code signal against additive interference, characterized in that the signal is received while simultaneously fixing the minimum acceptable amplitude level of the useful signal and the maximum acceptable amplitude level of the additive noise, calculate the instantaneous amplitude of the received signal at the operating frequency, and recognize the code signal by the presence of an amplitude peak at the operating frequency. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что вычисляют мгновенные значения фазы принятого сигнала на рабочей частоте, а кодовый сигнал считают распознанным при равенстве мгновенного значения фазы принятого сигнала значению фазы кодового сигнала.2. The method according to p. 1, characterized in that the instantaneous phase values of the received signal are calculated at the operating frequency, and the code signal is considered recognized if the instantaneous phase value of the received signal is equal to the phase value of the code signal. 3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что кодовый сигнал считают распознанным при отсутствии ускорения изменения вычисленных амплитуды и фазы относительно нормальных значений.3. The method according to p. 2, characterized in that the code signal is considered recognized in the absence of acceleration of changes in the calculated amplitude and phase relative to normal values. 4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что импульсный кодовый сигнал распознают при равенстве длительности фронтов импульсов принятого и кодового сигналов.4. The method according to p. 1, characterized in that the pulse code signal is recognized when the pulse widths of the received and code signals are equal.

Images