雙天線雷達測速傳感模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙天線雷達測速傳感模塊，包括雷達微波單元、信號處理單元和數據輸出單元，雷達微波單元采用同向互成角度的雙雷達微波模塊進行測量，兩個模塊之間的角度差固定為15°。本設計通過結構和算法有效的減少速度測量的誤差，利用多普勒效應相關算法計算速度，利用兩模塊之間的固定角度差進行補償計算，減少了列車在運行過程中因震動、轉彎等造成的測量誤差；雙雷達微波模塊獨立運行，一個微波模塊失效，另外一個微波模塊可單獨運行，能有效保證系統的穩定性；兩個微波模塊同向發射設計，雷達波發射角度差不大，能保證兩個微波探測的地面地形和環境一致，避免因地形的不同或周圍環境因素對兩個微波探測結果造成的誤差。
【專利說明】
雙天線雷達測速傳感模塊
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種傳感模塊，具體是一種雙天線雷達測速傳感模塊。
【背景技術】
[0002]目前，專利號為CN201220562763.1的文件公開了一種雷達測速傳感器雙天線不對稱發射角度運用的技術，由雷達微波單元、信號處理單元和數據輸出單元組成的雷達測速傳感器系統，在雷達測速傳感器中采用雙天線不對稱發射角度安裝技術，雙天線的天線發射角(與水平面夾角)為前發射角40度，后發射角50度，這樣向前與向后發射角相差10度，雷達微波單元將接收到的反射信號與本振信號經混頻后產生多普勒信號，由信號處理單元對多普勒信號進行實時分析處理，利用10度角的頻譜偏差，隔離掉不符合正常速度的頻譜峰值，從而得到準確的速度數據，然后由數據輸出單元輸出。
[0003](I)該技術采用雙天線前后發射設計，不便于速度方向的辨別；
[0004](2)采用雙天線前后發射設計，會造成因兩個微波探測目標為不同區域物體或地形差異造成兩個測試數據的差異，造成誤差，無法達到高精度；
[0005](3)前后發射的設計，在安裝微波模塊需要確定前后微波模塊的發射角，雷達前后發射的設計較同向發射設計安裝調試難度高；所用空間較大，安裝位置需保證雙向雷達波均能完全發射，不被遮擋。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種同向互成角度的雙天線雷達測速傳感模塊，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0007]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0008]一種雙天線雷達測速傳感模塊，包括雷達微波單元、信號處理單元和數據輸出單元，雷達微波單元采用同向互成角度的雙雷達微波模塊進行速度測量的角度補償，兩個模塊之間的角度差為15°。
[0009]作為本實用新型進一步的方案:所述信號處理單元采用數字信號處理器。
[0010]作為本實用新型進一步的方案:所述兩個雷達微波模塊與地面分別構成不同的發射角，以不同的頻率發射雷達波，根據能量和頻譜特征接收自己發射的雷達波遇到地面產生的反射波，將其分別數字處理后送入數字信號處理器進行速度解算。
[0011]作為本實用新型再進一步的方案:所述雙雷達微波模塊采用兩套獨立發射和接收微波模塊，兩套模塊發射頻率滿足24.125GHz ± 0.05GHz，但是發射頻率不相同。
[0012]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:1、雷達微波單元采用同向互成角度的雙雷達微波模塊進行測量，利用多普勒效應相關算法計算速度，利用兩模塊之間的固定角度差進行補償計算，減少了列車在運行過程中因震動、轉彎等造成的測量誤差；2、雙雷達微波模塊獨立運行，其中一個微波模塊失效，另外一個微波模塊可單獨運行，保證系統的穩定性；3、兩個微波模塊同向發射設計，雷達波發射角度差不大，能保證兩個微波探測的地面地形和環境一致，避免因地形的不同或周圍環境因素對兩個微波探測結果造成的誤差，提高使用過程中速度測量的準確性；4、同向發射角便于雷達模塊安裝過程中的角度調試，節省安裝空間，同時，在列車上的安裝位置更加方便選擇，只要能保證一個方向雷達波不被遮擋；5、雙雷達微波模塊設計，精準辨別列車的行駛方向；6、加速度檢測設計以及列車加速、減速、緊急制動信號反饋設計，能準確計算出列車的加速度值，有利于控制列車的加速度在人體接受的范圍內，提高乘客的舒適性，同時利用加速度判定規律來檢定雷達測得的實時速度的準確性，提高系統的準確率，通過加、減速和制動信號反饋設計，判定測速情況與列車運行指令的符合度，提高整個測速系統的可靠性；7、單芯片模式，提高系統的可靠性、穩定性。
【附圖說明】
[0013]圖1為雙天線雷達測速傳感模塊在正常情況下的模塊放置圖；
[0014]圖2為雙天線雷達測速傳感模塊在與地面不平行時的模塊放置圖；
【具體實施方式】
[0015]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]請參閱圖1?2，本實用新型實施例中，一種雙天線雷達測速傳感模塊，包括雷達微波單元、信號處理單元和數據輸出單元，雷達微波單元采用同向互成角度的雙雷達微波模塊進行速度測量的角度補償。兩個模塊之間的角度差為15°。
[0017]信號處理單元采用數字信號處理器。
[0018]兩個雷達微波模塊與地面分別構成不同的發射角，以不同的頻率發射雷達波，根據能量和頻譜特征接收自己發射的雷達波遇到地面產生的反射波，將其分別數字處理后送入數字信號處理器進行速度解算。
[0019]雙雷達微波模塊采用兩套獨立發射和接收微波模塊，兩套模塊發射頻率滿足24.125GHz ± 0.05GHz，但是發射頻率不相同。
[0020]本實用新型采用同向互成角度的雙雷達微波模塊進行速度測量的角度補償，如圖1其中α初始值為30°，β初始值為45°，兩個模塊之間的角度差為15°，若運行中列車出現顛簸或猛烈的震動，導致雷達微波模塊的發射波與地面的夾角α和β發生變化，如圖2，分別變為α β i，但它們仍滿足P1-Ct1= 15°，兩個微波模塊夾角同向設計可以保證α和β的角度差一定，保證雷達波發射方向的一致性，避免顛簸和猛烈振動帶來的影響，有利于傳感器實際安裝及使用過程中速度測量的準確性。
[0021]由于兩個雷達微波模塊與地面分別構成不同的發射角，以不同的頻率發射雷達波，根據能量和頻譜特征接收自己發射的雷達波遇到地面產生的反射波，將其分別處理后輸入數字信號處理器進行速度解算，因此，利用多普勒效應相關算法分別計算兩個雷達的測試速度，再利用兩模塊之間的固定角度差進行補償計算，這樣的雙模塊設計就可以減少列車顛簸帶來的測量誤差，確保速度值的準確性。
[0022]同時，雙雷達微波模塊設計采用兩個微波模塊單獨運行，從工程化冗余設計方面考慮，當其中一個微波模塊出現故障無法正常工作時，另外一個還可以單獨實現系統的測速功能，從而大大提高系統可靠性。
[0023]此外，同向微波發射設計，可以保證雷達波發射方向的一致性，安裝時只需保證雷達發射方向不被遮擋即可，有利于傳感器實際安裝的便利性及保證兩個微波探測的地面地形和環境一致，保證使用過程中速度測量的準確性，避免因地形的不同或周圍環境因素對兩個微波探測結果造成的誤差。
[0024]列車運行加速度檢測設計以及列車加速、減速、緊急制動信號反饋設計。
[0025]測速儀通過對標準連續時間內的速度進行計算得到加速度，通常情況下，加速度應該在驅動力矩達到最大靜摩擦力時達到最大加速度，在鐵軌上這個加速度一般不會超過lm/s2。在剎車和緊急制動情況下，加速度會變得比較大，因此增加剎車和緊急制動反饋功能容許在此種情況下加速度偏大。
[0026]同時，利用加速度規則來檢定實時測速的準確率。兩個雷達微波模塊輸出相近的速度則表示當前測速是可信的，當速度值發生跳變并且兩個雷達測量得到的速度差別較大時，根據加速度判定規則獲取當前符合規律的速度，并且提供速度的可信度。
[0027]增加加速、減速和制動的反饋信號交互。測速儀可以分析連續測得的速度隊列，判斷每個速度的合理性，應滿足車輛必須勻速、加速或減速指令操作的要求。
[0028]多個數字信號處理器并行處理在通信系統中，多數情況下需求的處理容量較大且要求接口靈活，多個數字信號處理器之間及其與其他器件之間的接口協調處理顯得尤為重要。多個數字信號處理器之間的協調必須滿足兩個條件:第一，存儲器的帶寬必須能夠滿足由于總線數目增加帶來的數據吞吐量的提高；第二，多個功能單元涉及的調度算法及其復雜度必須是可實現的并且適于應用。
[0029]本設計采用高性能處理器TMS320C6748單芯片處理設計，可充分滿足高能效、連通性設計對高集成度外設、更低熱量耗散以及更長電池使用壽命的需求。避免多個數字信號處理器并行處理帶來的弊病。
[0030]運動方向辨別伴隨測速應用時，設置傳感器工作于CW模式，后端信號調理采用帶通濾波器，這時采用雙通道工作模式。
[0031]當目標做靠近傳感器的徑向運動時，I信號滯后于Q信號90° ;當目標做遠離傳感器的徑向運動時，I信號超前于Q信號90°。在后端同時對IFl和IF2信號進行分析處理，則可以得到運動目標的方向信息。
[0032]理論上1、Q應為兩路幅值相同，相位相差90°的信號，但由于實際測量導致的誤差，其幅值可有6dB的誤差，而相位差也允許在60°?120°的范圍內變化。
【主權項】
1.一種雙天線雷達測速傳感模塊，包括雷達微波單元、信號處理單元和數據輸出單元，其特征在于，所述雷達微波單元采用同向互成角度的雙雷達微波模塊進行速度測量的角度補償，兩個模塊之間的角度差為15°。2.根據權利要求1所述的雙天線雷達測速傳感模塊，其特征在于，所述信號處理單元采用數字信號處理器。3.根據權利要求1所述的雙天線雷達測速傳感模塊，其特征在于，所述兩個雷達微波模塊與地面分別構成不同的發射角，以不同的頻率發射雷達波，根據能量和頻譜特征接收自己發射的雷達波遇到地面產生的反射波，將其分別數字處理后送入數字信號處理器進行速度解算。4.根據權利要求1所述的雙天線雷達測速傳感模塊，其特征在于，所述雙雷達微波模塊采用兩套獨立發射和接收微波模塊，兩套模塊發射頻率滿足24.125GHz±0.05GHz，但是發射頻率不相同。
【文檔編號】G01S13/58GK205484786SQ201520706472
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年9月14日
【發明人】吳軍, 陳紅江, 湯灝, 張 浩
【申請人】長沙普德利生科技有限公司, 湖南省計量檢測研究院