[發明專利]一種數字化鐵路駝峰測速雷達及其抗干擾的方法

有效

• 申請號: 201710306808.6
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107167797B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 王傳根;韋勇繼
• 申請（專利權）人: 安徽超遠信息技術有限公司
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01S7/40;G01S7/36
• 代理公司: 34116 安徽匯樸律師事務所
• 代理人: 洪玲

1.一種數字化鐵路駝峰測速雷達抗干擾的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：數字化鐵路駝峰測速雷達發出雷達信號，雷達信號遇到實際運動目標后形成回波信號返回，回波信號與雷達信號經混頻處理后輸出多普勒信號，根據多普勒信號計算該實際運動目標的速度信息、距離信息和方向信息；

步驟S2：跟蹤該目標，判斷是否為真實運動車輛：

步驟S201：判斷速度信息是否匹配：根據運動目標速度的連續性，在較短時間內，速度不可能發生較大突變，設定相鄰采樣周期速度的變化量為Δv，那么|v_m-v_m+1|<Δv，則認為速度匹配成功；

步驟S202：判斷距離信息是否匹配：通過R＝V·T公式計算出速度為V的運動目標在一個采樣周期T時間內大概運動距離，記為R_T；根據相鄰采樣周期實測的目標距離信息R_m和R_m+1計算出實際的運動距離差：ΔR＝|R_m-R_m+1|,如果ΔR≤R_T，則認為m時刻目標的距離信息匹配成功，反之，則匹配不成功；

步驟S203：判斷方向信息是否匹配：根據運動目標的方向連續性，運動方向不可能來回變化的原理，在相鄰采樣周期內，m時刻目標運動方向與m+1時刻目標運動方向是一致的，則認為目標運動方向信息匹配成功；

步驟S204：不停重復步驟S201-S203，在多個相鄰采樣周期中，若該目標的速度信息、距離信息、方向信息都能匹配成功的話，則說明該目標為真實運動車輛；

步驟S3：根據方向信息判斷目標運動方向，區分該目標為正常溜放車輛還是逆向行駛車輛；

步驟S4：判斷該目標是否為本股道車輛：

根據距離信息，估計不同車道車輛進入探測區域的起始位點和終止位點，并計算：

相鄰車道近端起始位置距離差：

式中，R_{c_c}為相鄰車道中心距離，為雷達安裝角度，為雷達水平波瓣角度；

若該目標的距離分辨率不大于ΔR_near，則該目標為本股道車輛，輸出該目標的速度信息。

2.根據權利要求1所述的一種利用數字化鐵路駝峰測速雷達抗干擾的方法，其特征在于，所述步驟S1中，相鄰采樣周期實際運動目標的速度信息、距離信息和方向信息的計算方法，包括以下步驟：

步驟S101：調頻微帶天線根據FPGA主控模塊發出的連續的頻移鍵控調制信號的電壓幅度，發射相應頻率的雷達信號；

步驟S102：雷達信號遇到被測物體后會形成回波信號返回，回波信號與發射的雷達信號經混頻處理后輸出多普勒信號，所述多普勒信號包括I信號和Q信號，其中：I信號由和組成，為對應調頻電壓幅度為A時對應輸出的中頻信號，為對應調頻電壓幅度為B時對應輸出的中頻信號；Q信號由和組成，分別為的近似正交相關信號；

步驟S103：通過高速開關對I信號和Q信號進行選通控制，把分離開來，并進行信號放大；

步驟S104：根據駝峰雷達的測速頻段，利用低通濾波器過濾非測量頻段內的干擾信號；

步驟S105：對和進行數字量化，分別記為:N表示每個采樣序列的長度；

步驟S106:分別對I_H(i)、I_L(i)、Q_H(i)進行N階的FIR帶通濾波和長度為N的有限序列的離散傅里葉變換，得到其響應的頻譜函數，分別記為：和其中0≤K≤N-1；

步驟S107：設定檢測門限，利用檢測門限對和頻譜函數進行判斷，得到頻譜幅度超過檢測門限的所有頻譜極點峰值所對應的K點位置，記為

步驟S108：對三個頻譜函數的頻譜極點峰值所對應的K點位置進行判斷，如果的話，則將該K點數值及相應K點位置的相位信息分別放在各自的數組里，記為：其中i＝0,1..n-1，n為頻譜極點峰值K點數量；

步驟S109：計算相應K點位置目標的速度信息、距離信息和方向信息：

速度信息計算：

距離信息：

式中，v為目標的速度，λ為微波波長，K為頻譜極點峰值位置，f_s為采樣頻率，N為離散傅里葉變換序列長度，c為微波傳輸速度，f_d為多普勒頻率；R為目標的距離，為相同K點的I_H(i)、I_L(i)中信號初始相位差，f_step＝|f_B-f_A|為FSK調制的頻率差；

通過相同K點的和相位信息判斷目標的運動方向，分別記為：S_V(i)＝{v1,v2,...},S_R(i)＝{R1,R2,...},S_d(i)＝{d1,d2,...}，其中i＝0,1...n-1,n為頻譜極點峰值K點數量。

3.一種可實現權利要求2所述抗干擾方法的數字化鐵路駝峰測速雷達，其特征在于，包括調頻微帶天線、FPGA主控模塊、LED數碼顯示模塊、RS232通信模塊和電源模塊，其中，調頻微帶天線的信號輸出端通過依次連接的信號放大濾波電路和模數轉換電路與FPGA主控模塊的調頻信號輸入端連接，FPGA主控模塊的調頻信號輸出端通過依次連接的壓控電平DA數模轉換電路和掃頻電壓控制電路與調頻微帶天線的信號輸入端連接，FPGA主控模塊通過RS232通信模塊與外部的軌道電路連接，FPGA主控模塊通過并行總線接口與LED數碼顯示模塊連接。