榮夫博

摘要：在過(guò)去我們測(cè)速的時(shí)候，更多的使用是單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)，單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)再過(guò)去是十分普遍的。但是由于受到一些不穩(wěn)定的因素，比如車(chē)輛顛簸，惡劣天氣等因素影響，會(huì)使測(cè)量的結(jié)果不夠精確。因此我們考慮使用雙雷達(dá)測(cè)速。搭建雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)并通過(guò)這樣的方式與單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行比較，從而發(fā)現(xiàn)雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)具有更好的優(yōu)越性。在測(cè)量時(shí)更加精準(zhǔn)，同時(shí)準(zhǔn)確性更高。本文通過(guò)對(duì)雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行研究，為提高未來(lái)雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)的精確度提供一個(gè)良好的方案。

關(guān)鍵詞：雙雷達(dá);聯(lián)合測(cè)速;系統(tǒng);研究

1.引言：

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)不斷發(fā)達(dá)?；疖?chē)成為當(dāng)前運(yùn)輸?shù)闹匾煌üぞ撸疖?chē)運(yùn)輸存在許多優(yōu)越性，比如可以運(yùn)輸更多的貨物，同時(shí)成本更低。由于軌道固定，穩(wěn)定性更好，火車(chē)運(yùn)輸成為當(dāng)前很多國(guó)家作為主要的交通運(yùn)輸工具。列車(chē)控制系統(tǒng)是列車(chē)行進(jìn)過(guò)程中十分關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)控制系統(tǒng)能夠有效的控制列車(chē)的行進(jìn)速度。從而保障列車(chē)能夠安全有序的運(yùn)行。而這套系統(tǒng)有一項(xiàng)十分重要的環(huán)節(jié)，那就是雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)。通過(guò)雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)能夠更好地掌握當(dāng)前車(chē)輛行駛的情況。列車(chē)的雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)能夠更精準(zhǔn)的掌握車(chē)輛的具體情況，當(dāng)車(chē)輛出現(xiàn)故障時(shí)，能夠更快的做出反應(yīng)，保障車(chē)輛能夠安全運(yùn)行。因此該系統(tǒng)是列車(chē)的核心之一。雷達(dá)測(cè)速體系精準(zhǔn)度十分高。能夠察覺(jué)到很多細(xì)微的變化，因此在技術(shù)上存在很大的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前很多列車(chē)的系統(tǒng)都用的是單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)。當(dāng)列車(chē)存著很多不穩(wěn)定因素，比如顛簸運(yùn)行障礙的時(shí)候，往往會(huì)存在測(cè)量不精準(zhǔn)的情況，因此會(huì)造成很大的誤差。在測(cè)量起來(lái)會(huì)存在很大的不足。正因如此，我們考慮通過(guò)使用雙雷達(dá)聯(lián)合存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。以此來(lái)提高測(cè)量的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。在實(shí)際工作中，通過(guò)雙雷達(dá)聯(lián)合操作系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，確實(shí)存在很大的優(yōu)越性。這個(gè)系統(tǒng)能夠更好的測(cè)量數(shù)據(jù)，并如實(shí)反饋，能夠更好的抗干擾。通過(guò)使用聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)，能夠提升系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，從而更好的監(jiān)測(cè)列車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速原理

2.1雷達(dá)測(cè)速基本原理

當(dāng)我們開(kāi)始進(jìn)一步探討雷達(dá)測(cè)速基本原理的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)首先考慮到多普勒效應(yīng)，因?yàn)槎嗥绽招?yīng)，對(duì)于我們研究雷達(dá)測(cè)速有著十分關(guān)鍵的作用。通過(guò)雷達(dá)測(cè)速，我們可以更高效的測(cè)量列車(chē)行進(jìn)的時(shí)速。將測(cè)速儀安裝在列車(chē)內(nèi)通過(guò)電磁波的反射來(lái)測(cè)量出真實(shí)數(shù)據(jù)。由于該系統(tǒng)的發(fā)射波與反射波存在一定的差距，而這樣的差距也進(jìn)一步的可以幫助我們獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以此來(lái)測(cè)量列車(chē)行進(jìn)的速度。列車(chē)在運(yùn)行的時(shí)候，兩個(gè)波頻率是存在很大差異的。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行速度越快的時(shí)候，兩者之間的差距就越來(lái)越大，通過(guò)測(cè)量可以得出列車(chē)實(shí)際的行進(jìn)速度，同時(shí)通過(guò)多普勒效應(yīng)以及相對(duì)應(yīng)的公式，可以測(cè)出并且計(jì)算出真實(shí)的數(shù)據(jù)。

當(dāng)車(chē)輛顛簸的時(shí)候，往往會(huì)讓測(cè)量結(jié)果存在很大的誤差，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)。那么針對(duì)以上問(wèn)題，可以通過(guò)雙雷達(dá)聯(lián)合輸出系統(tǒng)予以解決。雙雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)傳感器內(nèi)可以配置兩個(gè)相關(guān)軟件。然后對(duì)兩個(gè)模塊所采集的不同信號(hào)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析。從而進(jìn)一步的減少之前數(shù)據(jù)的誤差。更好的測(cè)出正確的數(shù)據(jù)。

2.2 雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速

由于汽車(chē)顛簸的時(shí)候，單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)無(wú)法更加精準(zhǔn)的測(cè)出車(chē)輛行進(jìn)的速度。因此，我們采用雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，以減少誤差的產(chǎn)生。通過(guò)雷達(dá)高度差進(jìn)行測(cè)量。用兩部雷達(dá)進(jìn)行測(cè)速，根據(jù)雷達(dá)垂直高度的差距，可以得出車(chē)輛的行進(jìn)速度。進(jìn)一步的減少誤差。更好的彌補(bǔ)車(chē)輛因?yàn)轭嶔ぴ趷毫犹鞖庀滦羞M(jìn)時(shí)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)差。

我們可以通過(guò)以下方法來(lái)測(cè)量車(chē)輛實(shí)際行進(jìn)的速度，通過(guò)雙雷達(dá)系統(tǒng)更加精準(zhǔn)的獲取。假設(shè)兩個(gè)雷達(dá)的垂直高度是H1 以及H2，雷達(dá) 1 測(cè) 得的斜距為 R1，通過(guò)進(jìn)一步測(cè)量，多普勒頻移量為 fd1;雷達(dá) 2 測(cè)得的斜距是 R2，與之前算法相同，測(cè)得的多普勒頻移量為fd2。

通過(guò)以上公式，進(jìn)一步求出相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速的提供數(shù)據(jù)與單雷達(dá)所測(cè)速提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。發(fā)現(xiàn)雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速更具優(yōu)勢(shì)。

3.雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)構(gòu)成及優(yōu)點(diǎn)

雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)與單雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)最大的不同是通過(guò)兩個(gè)雷達(dá)進(jìn)行收發(fā)信息。通過(guò)兩個(gè)雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)控，可以更精準(zhǔn)的測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)。兩個(gè)雷達(dá)在工作的時(shí)候，在接收信息指令時(shí)，能夠同時(shí)開(kāi)工。更精準(zhǔn)的測(cè)量出信號(hào)波形。通過(guò)兩個(gè)雷達(dá)所接收到的信號(hào)，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的可靠性。與此同時(shí)，可以讓芯片的體積更小。當(dāng)芯片體積小的時(shí)候，就可以進(jìn)一步提高雷達(dá)測(cè)速的穩(wěn)定性。從而實(shí)現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)優(yōu)化。綜上所述，雙雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)具有比單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)更精準(zhǔn)的優(yōu)越性。

雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)的天線采用的是陣列天線。這樣的天線具有很多優(yōu)點(diǎn)，可以占據(jù)更小的空間，進(jìn)一步減小數(shù)據(jù)的誤差。并且由于其設(shè)計(jì)的特性，讓這樣的設(shè)備能夠更好的滿足在惡劣環(huán)境中使用。由于其質(zhì)量比較輕，也可以進(jìn)一步減小數(shù)據(jù)誤差。通過(guò)接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，更好的采集相關(guān)數(shù)據(jù)以及完善系統(tǒng)的優(yōu)化。在一定條件下，雙雷達(dá)操作系統(tǒng)能夠更好地滿足車(chē)輛在高速行駛以及顛簸的情況下，對(duì)速度的采集。并且經(jīng)過(guò)公式的計(jì)算。來(lái)獲取更加準(zhǔn)確的信息，滿足未來(lái)在車(chē)輛行駛時(shí)，發(fā)生故障所需要的數(shù)據(jù)分析。因此，在未來(lái)，應(yīng)當(dāng)更加重視對(duì)雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)的研究，這將是未來(lái)測(cè)速系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。

4系統(tǒng)測(cè)速精度分析

4.1多普勒頻移量估計(jì)誤差

通過(guò)雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)和單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)所采集信息進(jìn)行比對(duì)。進(jìn)一步獲取兩個(gè)不同的系統(tǒng)在測(cè)速時(shí)所產(chǎn)生的誤差。從而更精準(zhǔn)的分析數(shù)據(jù)，探討存在差異的原因。

通過(guò)圖片以及公式，我們可以發(fā)現(xiàn)。多普勒頻率的數(shù)據(jù)存在誤差。是由于公式計(jì)算造成的。圖片所展現(xiàn)的是雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)測(cè)算結(jié)果。通過(guò)數(shù)據(jù)的不斷比對(duì)以及對(duì)誤差的考量。進(jìn)一步分析存在誤差的原因。當(dāng)該數(shù)據(jù)誤差相同時(shí)，安裝位置不同的雷達(dá)系統(tǒng)所產(chǎn)生的誤差也不同。安裝位置比較高的雷達(dá)系統(tǒng)誤差會(huì)更加小。而在雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)中，測(cè)速的誤差往往會(huì)與單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)不同。因?yàn)殡p雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)通過(guò)兩個(gè)雷達(dá)進(jìn)行測(cè)速。讓雷達(dá)之間的傾斜角更小。穩(wěn)定性更大，而波動(dòng)更加平緩，從圖片可以看出，曲線是十分平緩的。這也是造成雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)與單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)果不同的原因。通過(guò)圖片展示，我們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)在車(chē)輛速度不斷加快的時(shí)候，往往會(huì)存在誤差越來(lái)越大的趨勢(shì)，而雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)在列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)，誤差發(fā)展更加平緩，只有當(dāng)速度更快的時(shí)候，才會(huì)產(chǎn)生更大的誤差。這也進(jìn)一步證明了，雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)比單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)更加精準(zhǔn)，數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定。

4.2 雷達(dá)垂直高度偏差

單部雷達(dá)測(cè)速首先需要精準(zhǔn)地測(cè)量雷達(dá)垂直高度。然而，實(shí)際上雷達(dá)天線的相位中心通常并不是天線的幾何中心，且列車(chē)在運(yùn)行時(shí)會(huì)不可避免地產(chǎn)生顛簸振動(dòng)，致使雷達(dá)垂直高度 H 隨之變化，從而導(dǎo)致極大的測(cè)量誤差。由于雙雷達(dá)聯(lián)合操作系統(tǒng)與單里達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)不同雙雷達(dá)聯(lián)合測(cè)速系統(tǒng)，垂直高度差更小。因此，不需要進(jìn)一步測(cè)量單部雷達(dá)的垂直高度。進(jìn)一步的減少測(cè)量的誤差。當(dāng)然，單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)只有一個(gè)雷達(dá)進(jìn)行測(cè)速，往往會(huì)因?yàn)榇怪备叨炔罹啾容^大而引起數(shù)據(jù)差異。造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。因此雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)能夠更加精準(zhǔn)地反映出列車(chē)真實(shí)的行進(jìn)速度。

總結(jié)：

通過(guò)對(duì)雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)與單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及實(shí)際情況的模擬，我們不難看出，雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)在測(cè)量列車(chē)行進(jìn)速度的時(shí)候，能夠比單雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)測(cè)速時(shí)更加穩(wěn)定，數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。在未來(lái)，雙雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)必然是未來(lái)測(cè)速系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，也是研究關(guān)注的焦點(diǎn)。也正因如此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)雙雷達(dá)聯(lián)合操作系統(tǒng)時(shí)，可以通過(guò)高性能的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化。從而為未來(lái)雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)的高精度發(fā)展提供新的可能和更好的解決方案。

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