双天线雷达测速传感模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双天线雷达测速传感模块，包括雷达微波单元、信号处理单元和数据输出单元，雷达微波单元采用同向互成角度的双雷达微波模块进行测量，两个模块之间的角度差固定为15°。本设计通过结构和算法有效的减少速度测量的误差，利用多普勒效应相关算法计算速度，利用两模块之间的固定角度差进行补偿计算，减少了列车在运行过程中因震动、转弯等造成的测量误差；双雷达微波模块独立运行，一个微波模块失效，另外一个微波模块可单独运行，能有效保证系统的稳定性；两个微波模块同向发射设计，雷达波发射角度差不大，能保证两个微波探测的地面地形和环境一致，避免因地形的不同或周围环境因素对两个微波探测结果造成的误差。
【专利说明】
双天线雷达测速传感模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种传感模块，具体是一种双天线雷达测速传感模块。
【背景技术】
[0002]目前，专利号为CN201220562763.1的文件公开了一种雷达测速传感器双天线不对称发射角度运用的技术，由雷达微波单元、信号处理单元和数据输出单元组成的雷达测速传感器系统，在雷达测速传感器中采用双天线不对称发射角度安装技术，双天线的天线发射角(与水平面夹角)为前发射角40度，后发射角50度，这样向前与向后发射角相差10度，雷达微波单元将接收到的反射信号与本振信号经混频后产生多普勒信号，由信号处理单元对多普勒信号进行实时分析处理，利用10度角的频谱偏差，隔离掉不符合正常速度的频谱峰值，从而得到准确的速度数据，然后由数据输出单元输出。
[0003](I)该技术采用双天线前后发射设计，不便于速度方向的辨别；
[0004](2)采用双天线前后发射设计，会造成因两个微波探测目标为不同区域物体或地形差异造成两个测试数据的差异，造成误差，无法达到高精度；
[0005](3)前后发射的设计，在安装微波模块需要确定前后微波模块的发射角，雷达前后发射的设计较同向发射设计安装调试难度高；所用空间较大，安装位置需保证双向雷达波均能完全发射，不被遮挡。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种同向互成角度的双天线雷达测速传感模块，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0008]一种双天线雷达测速传感模块，包括雷达微波单元、信号处理单元和数据输出单元，雷达微波单元采用同向互成角度的双雷达微波模块进行速度测量的角度补偿，两个模块之间的角度差为15°。
[0009]作为本实用新型进一步的方案:所述信号处理单元采用数字信号处理器。
[0010]作为本实用新型进一步的方案:所述两个雷达微波模块与地面分别构成不同的发射角，以不同的频率发射雷达波，根据能量和频谱特征接收自己发射的雷达波遇到地面产生的反射波，将其分别数字处理后送入数字信号处理器进行速度解算。
[0011]作为本实用新型再进一步的方案:所述双雷达微波模块采用两套独立发射和接收微波模块，两套模块发射频率满足24.125GHz ± 0.05GHz，但是发射频率不相同。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:1、雷达微波单元采用同向互成角度的双雷达微波模块进行测量，利用多普勒效应相关算法计算速度，利用两模块之间的固定角度差进行补偿计算，减少了列车在运行过程中因震动、转弯等造成的测量误差；2、双雷达微波模块独立运行，其中一个微波模块失效，另外一个微波模块可单独运行，保证系统的稳定性；3、两个微波模块同向发射设计，雷达波发射角度差不大，能保证两个微波探测的地面地形和环境一致，避免因地形的不同或周围环境因素对两个微波探测结果造成的误差，提高使用过程中速度测量的准确性；4、同向发射角便于雷达模块安装过程中的角度调试，节省安装空间，同时，在列车上的安装位置更加方便选择，只要能保证一个方向雷达波不被遮挡；5、双雷达微波模块设计，精准辨别列车的行驶方向；6、加速度检测设计以及列车加速、减速、紧急制动信号反馈设计，能准确计算出列车的加速度值，有利于控制列车的加速度在人体接受的范围内，提高乘客的舒适性，同时利用加速度判定规律来检定雷达测得的实时速度的准确性，提高系统的准确率，通过加、减速和制动信号反馈设计，判定测速情况与列车运行指令的符合度，提高整个测速系统的可靠性；7、单芯片模式，提高系统的可靠性、稳定性。
【附图说明】
[0013]图1为双天线雷达测速传感模块在正常情况下的模块放置图；
[0014]图2为双天线雷达测速传感模块在与地面不平行时的模块放置图；
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]请参阅图1?2，本实用新型实施例中，一种双天线雷达测速传感模块，包括雷达微波单元、信号处理单元和数据输出单元，雷达微波单元采用同向互成角度的双雷达微波模块进行速度测量的角度补偿。两个模块之间的角度差为15°。
[0017]信号处理单元采用数字信号处理器。
[0018]两个雷达微波模块与地面分别构成不同的发射角，以不同的频率发射雷达波，根据能量和频谱特征接收自己发射的雷达波遇到地面产生的反射波，将其分别数字处理后送入数字信号处理器进行速度解算。
[0019]双雷达微波模块采用两套独立发射和接收微波模块，两套模块发射频率满足24.125GHz ± 0.05GHz，但是发射频率不相同。
[0020]本实用新型采用同向互成角度的双雷达微波模块进行速度测量的角度补偿，如图1其中α初始值为30°，β初始值为45°，两个模块之间的角度差为15°，若运行中列车出现颠簸或猛烈的震动，导致雷达微波模块的发射波与地面的夹角α和β发生变化，如图2，分别变为α β i，但它们仍满足P1-Ct1= 15°，两个微波模块夹角同向设计可以保证α和β的角度差一定，保证雷达波发射方向的一致性，避免颠簸和猛烈振动带来的影响，有利于传感器实际安装及使用过程中速度测量的准确性。
[0021]由于两个雷达微波模块与地面分别构成不同的发射角，以不同的频率发射雷达波，根据能量和频谱特征接收自己发射的雷达波遇到地面产生的反射波，将其分别处理后输入数字信号处理器进行速度解算，因此，利用多普勒效应相关算法分别计算两个雷达的测试速度，再利用两模块之间的固定角度差进行补偿计算，这样的双模块设计就可以减少列车颠簸带来的测量误差，确保速度值的准确性。
[0022]同时，双雷达微波模块设计采用两个微波模块单独运行，从工程化冗余设计方面考虑，当其中一个微波模块出现故障无法正常工作时，另外一个还可以单独实现系统的测速功能，从而大大提高系统可靠性。
[0023]此外，同向微波发射设计，可以保证雷达波发射方向的一致性，安装时只需保证雷达发射方向不被遮挡即可，有利于传感器实际安装的便利性及保证两个微波探测的地面地形和环境一致，保证使用过程中速度测量的准确性，避免因地形的不同或周围环境因素对两个微波探测结果造成的误差。
[0024]列车运行加速度检测设计以及列车加速、减速、紧急制动信号反馈设计。
[0025]测速仪通过对标准连续时间内的速度进行计算得到加速度，通常情况下，加速度应该在驱动力矩达到最大静摩擦力时达到最大加速度，在铁轨上这个加速度一般不会超过lm/s2。在刹车和紧急制动情况下，加速度会变得比较大，因此增加刹车和紧急制动反馈功能容许在此种情况下加速度偏大。
[0026]同时，利用加速度规则来检定实时测速的准确率。两个雷达微波模块输出相近的速度则表示当前测速是可信的，当速度值发生跳变并且两个雷达测量得到的速度差别较大时，根据加速度判定规则获取当前符合规律的速度，并且提供速度的可信度。
[0027]增加加速、减速和制动的反馈信号交互。测速仪可以分析连续测得的速度队列，判断每个速度的合理性，应满足车辆必须匀速、加速或减速指令操作的要求。
[0028]多个数字信号处理器并行处理在通信系统中，多数情况下需求的处理容量较大且要求接口灵活，多个数字信号处理器之间及其与其他器件之间的接口协调处理显得尤为重要。多个数字信号处理器之间的协调必须满足两个条件:第一，存储器的带宽必须能够满足由于总线数目增加带来的数据吞吐量的提高；第二，多个功能单元涉及的调度算法及其复杂度必须是可实现的并且适于应用。
[0029]本设计采用高性能处理器TMS320C6748单芯片处理设计，可充分满足高能效、连通性设计对高集成度外设、更低热量耗散以及更长电池使用寿命的需求。避免多个数字信号处理器并行处理带来的弊病。
[0030]运动方向辨别伴随测速应用时，设置传感器工作于CW模式，后端信号调理采用带通滤波器，这时采用双通道工作模式。
[0031]当目标做靠近传感器的径向运动时，I信号滞后于Q信号90° ;当目标做远离传感器的径向运动时，I信号超前于Q信号90°。在后端同时对IFl和IF2信号进行分析处理，则可以得到运动目标的方向信息。
[0032]理论上1、Q应为两路幅值相同，相位相差90°的信号，但由于实际测量导致的误差，其幅值可有6dB的误差，而相位差也允许在60°?120°的范围内变化。
【主权项】
1.一种双天线雷达测速传感模块，包括雷达微波单元、信号处理单元和数据输出单元，其特征在于，所述雷达微波单元采用同向互成角度的双雷达微波模块进行速度测量的角度补偿，两个模块之间的角度差为15°。2.根据权利要求1所述的双天线雷达测速传感模块，其特征在于，所述信号处理单元采用数字信号处理器。3.根据权利要求1所述的双天线雷达测速传感模块，其特征在于，所述两个雷达微波模块与地面分别构成不同的发射角，以不同的频率发射雷达波，根据能量和频谱特征接收自己发射的雷达波遇到地面产生的反射波，将其分别数字处理后送入数字信号处理器进行速度解算。4.根据权利要求1所述的双天线雷达测速传感模块，其特征在于，所述双雷达微波模块采用两套独立发射和接收微波模块，两套模块发射频率满足24.125GHz±0.05GHz，但是发射频率不相同。
【文档编号】G01S13/58GK205484786SQ201520706472
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年9月14日
【发明人】吴军, 陈红江, 汤灏, 张 浩
【申请人】长沙普德利生科技有限公司, 湖南省计量检测研究院