基于北斗卫星通信的铁路防灾监测系统的抗干扰性能分析及相关电路技术研究

摘要

铁路的安全运营是铁路行业永远放在第一位的主题。在我国，铁路线路分布广泛，而我国的地形复杂，自然灾害类型众多且发生频繁。历年来铁路沿线的这些灾害对铁路造成了严重的毁坏，而且还有尚在潜伏状态的灾害，都对列车的安全运行形成严重的威胁。为此，需要构建铁路防灾监测系统，用以对铁路沿线的灾害发生情况进行监测和预警。
　　本文以基于北斗卫星通信的铁路防灾监测系统为研究对象，提出该系统最容易受到电磁干扰侵入的两条途径：
　　其一，空间电磁骚扰噪声通过无线信道侵入通信传输链路造成干扰；
　　其二，铁路沿线环境中的电磁噪声以共模方式进入弱信号处理电路造成显著干扰。
　　为此，本文从上述两个方面出发展开研究。
　　首先，研究北斗扩频通信系统对无线信道中各种形式的电磁骚扰噪声的抗干扰性能。基于北斗卫星通信系统原理，对不同噪声信道条件下的直接序列扩频通信系统进行建模和仿真，分析了扩频增益与系统抗干扰性能的关系。得出北斗系统能够在恶劣的高噪声信道条件下保证信息可靠传输的研究结论。
　　其次，对灾情信息采集装置中弱信号处理电路(传感器测量放大电路)的抗干扰性能展开研究。通过对不同结构的放大电路的共模抑制能力的研究，提出采用差分放大电路、三运放同相并联式放大电路来提高电路的抑制共模干扰电压能力。在此基础上，进一步提出采用“驱动屏蔽”技术，将放大电路的共模抑制比提高到80dB以上，较好的解决了弱信号处理环节的抗干扰问题。