[发明专利]一种铁路防护网入侵警报系统及其工作方法

权利要求书

1.一种铁路防护网入侵警报系统的工作方法，所述铁路防护网入侵警报系统包括发送端和接收端，其中发送端包括MCU模块、扫频信号发生器模块、超声波驱动模块、第一Lora模块、以及第一超声波换能器，接收端包括数字信号处理模块、通讯模块、第二Lora模块、存储模块、超声波信号调节模块、第二超声波换能器、以及模数转换模块，发送端和接收端通过无线方式通讯连接，MCU模块分别与扫频信号发生器模块、超声波驱动模块、以及第一Lora模块电连接，扫频信号发生器模块还通过超声波驱动模块与第一超声波换能器电连接，数字信号处理模块与通讯模块、第二Lora模块、存储模块、以及模数转换模块电连接，第二超声波换能器通过超声波信号调节模块与模数转换模块电连接，其特征在于，所述工作方法包括以下步骤：

(1)数字信号处理模块自主唤醒，并控制第二Lora模块向第一Lora模块点对点发送唤醒数据包；

(2)第一Lora模块在接收到来自第二Lora模块的唤醒数据包后唤醒MCU模块，并等待接收来自第二Lora模块的数据包；

(3)数字信号处理模块控制第二Lora模块向第一Lora模块发送数据包，并设置计数器i＝1，该数据包中包括工作频率F和发送功率P；

(4)第一Lora模块将来自第二Lora模块的数据包传送到MCU模块；

(5)MCU模块对来自第一Lora模块的数据包进行解析，以获得该数据包中的工作频率F和发送功率P，控制扫频信号发生器模块产生工作频率为F的正弦信号，并控制超声波驱动模块驱动第一超声波换能器以工作功率P将产生的正弦信号发送到第二超声波换能器；

(6)第二超声波换能器通过超声波信号调节模块将来自于第一超声波换能器的正弦信号传输到模数转换模块；

(7)数字信号处理模块控制模数转换模块对来自第二超声波换能器的正弦信号进行单次采样，并获取单次采样得到的多个数字信号；

(8)数字信号处理模块判断步骤(7)得到的多个数字信号中任意三个连续的数字信号中每一个的振幅是否等于模数转换模块量程的最大值，如果是则进入步骤(22)，否则进入步骤(9)；

(9)数字信号处理模块将第一超声波换能器的工作功率P和工作频率F存储在存储模块中，并设置变量P_i＝P；

(10)数字信号处理模块控制第二Lora模块向第一Lora模块发送数据包，该数据包中包括变更后的频率Fi＝F0+(i-1)b，变更后的功率P＝P0；

(11)数字信号处理模块判断是否有i小于常数i_max成立，如果是则设置i＝i+1，并返回步骤(4)，否则进入步骤(12)；其中i_max的取值等于2/b+1；

(12)数字信号处理模块从P₁、P₂、…、P_i中获取最小值P_m、以及此时的频率F_m，并设置计数器j＝1，其中m∈[1，i]；

(13)数字信号处理模块控制第二Lora模块以时间间隔T(其中30sT2s)向第一Lora模块发送数据包，该数据包中包括变更后的频率F＝F_m，变更后的功率P＝P_m；

(14)第一Lora模块将来自第二Lora模块的数据包传送到MCU模块；

(15)MCU模块对来自第一Lora模块的数据包进行解析，以获得该数据包中的变更后的频率F和变更后的功率P，控制扫频信号发生器模块产生工作频率为F的正弦脉冲信号，并控制超声波驱动模块驱动第一超声波换能器以工作功率P将产生的正弦脉冲信号发送到第二超声波换能器；

(16)第二超声波换能器通过超声波信号调节模块将来自于第一超声波换能器的正弦信号传输到模数转换模块；

(17)数字信号处理模块控制模数转换模块对来自第二超声波换能器的正弦信号进行第j次采样，并获取第j次采样得到的多个数字信号，并对每个数字信号进行傅里叶变换，以得到傅里叶变换结果中1到10倍频的系数，并对第j次采样得到的所有傅里叶变换结果中等于频率F的1到10倍频的系数和第j-1次采样得到的数字信号的傅里叶变换结果中等于频率F的1到10倍频的系数进行相关运算，以得到运算结果R；

(18)数字信号处理模块判断相关运算结果R是否小于预设阈值R0，如果是则进入步骤(19)，否则设置j＝j+1，并返回步骤(13)；

(19)数字信号处理模块设置报警持续时间Tc，控制第二Lora模块以广播方式持续发送报警信号，并控制通讯模块向后台持续发送报警信号；

(20)数字信号处理模块判断通讯模块或者第二Lora模块是否接收到工作结束指令，如果是则过程结束，否则进入步骤(21)；

(21)数字信号处理模块判断报警持续时间Tc是否已经到达，如果是则返回步骤(13)，否则返回步骤(19)；

(22)数字信号处理模块控制第二Lora模块向第一Lora模块发送数据包，该数据包中包括变更后的功率P＝P-a，并返回步骤(4)，其中a为预设常数。