[发明专利]一种列车非接触式测速传感器在审
申请号: | 201810244829.4 | 申请日: | 2018-03-23 |
公开(公告)号: | CN108646236A | 公开(公告)日: | 2018-10-12 |
发明(设计)人: | 沈海阔;黄颖 | 申请(专利权)人: | 北京交通大学 |
主分类号: | G01S13/58 | 分类号: | G01S13/58 |
代理公司: | 北京正理专利代理有限公司 11257 | 代理人: | 付生辉 |
地址: | 100044*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 传感器 非接触式测速 差频信号 射频模块 输出 信号处理模块 信号调理模块 测速传感器 列车测速 列车运行 滤波放大 两路 列车 数字滤波处理 采样频率 电源模块 频谱分析 输出频率 速度设置 速度信息 直流电源 接触式 下变频 频段 求解 时速 采集 发射 申请 | ||
本发明公开了一种列车非接触式测速传感器,该测速传感器包括:电源模块,用以为测速传感器提供直流电源;射频模块,实现信号的产生、发射、接收及下变频,最终输出I/Q两路差频信号;信号调理模块,将所述射频模块输出的I/Q两路差频信号进行滤波放大;DSP信号处理模块,对经过所述信号调理模块的滤波放大后的差频信号进行采集,并进行数字滤波处理,进行频谱分析并求解速度;最终输出速度信息;所述DSP信号处理模块输出一路Vtune信号用于控制射频模块的输出频率。本申请的列车非接触式测速传感器避免了传统接触式列车测速传感器由于列车运行时速过高而导致的一定误差,可根据列车运行速度设置不同频段的采样频率,提高了列车测速的精度与可靠性。
技术领域
本发明涉及测速传感器技术领域。更具体地,涉及一种列车非接触式测速传感器。
背景技术
列车传统测速方式如测速电机和磁脉冲速度传感器等为接触式测量方式,其结构简单安装方便,在对测速的实时性和精度要求不高时较为适用,因此是我国传统铁路运输中主要使用的测速技术。近年来,随着高速铁路的发展和安全系数要求的提高,传统接触式测速方法由于列车时速的提升产生轴承磨损、空转等问题从而带来的一定的测速误差,不能满足现代铁路运输的参数指标要求。因此非接触式测速方式如航位推算系统、GPS导航定位测速等逐渐取得了广泛应用。而航位推算系统的惯性传感器在长时间的使用之后会对误差进行累计,长时间后航位推算得到的速度和距离信息的精确度极低;GPS导航定位测速的精度不高且存在GPS信号盲区,不适宜用于广泛测速。
因此,需提供一种在列车高速运行下测速精度高、可靠性强的测速方式,为列车安全行驶提供更加有力的保障。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种列车非接触式测速传感器,避免了传统接触式测速方式带来的误差,并可根据列车运行速度设置不同频段的采样频率,提高了列车测速的精度与可靠性。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
一种列车非接触式测速传感器,该测速传感器包括:
电源模块,用以为测速传感器供电;
射频模块,实现测速信号的产生、发射、接收及下变频,最终输出I/Q两路差频信号;
信号调理模块,将所述射频模块输出的I/Q两路差频信号进行滤波放大;
DSP信号处理模块,对经过所述信号调理模块的滤波放大后的差频信号进行采集,并进行数字滤波处理,进行频谱分析并求解速度;最终输出速度信息;
所述DSP信号处理模块输出一路Vtune信号(调制信号)用于控制射频模块测速信号的输出频率。
优选地,所述电源模块为射频模块和信号调理模块提供5V直流电源,为DSP信号处理模块提供12V直流电源。
优选地,所述DSP信号处理模块采用ADC(模拟/数字信号转换器)进行差频信号采集,并将所采集到的差频信号进行数字滤波处理;所述DSP信号处理模块还包括DAC(数字/模拟信号转换器),DSP控制DAC产生所述Vtune信号。
优选地,所述频谱分析和求解速度是通过谱估计算法得到信号的功率谱并搜索出列车实时速度对应的频率,完成相应速度求解。
更优选地,所述信号的功率谱的具体计算过程为:采用现代功率谱中AR参数模型法(自回归模型)建模,通过Burg算法(最大熵谱算法)计算出该模型的参数;设置AR模型阶数为100,采样点数为1024点,计算出信号的功率谱。
更优选地,所述DSP信号处理模块将在计算出的信号的功率谱中进行频率搜索找到列车时速对应的信号频率,并计算出相应的列车速度。
优选地,所述DSP信号处理模块通过RS232串口把速度信息输出。
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