[發明專利]一種列車非接觸式測速傳感器

在審

• 申請號: 201810244829.4
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108646236A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 沈海闊;黃穎
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開了一種列車非接觸式測速傳感器，該測速傳感器包括：電源模塊，用以為測速傳感器提供直流電源；射頻模塊，實現信號的產生、發射、接收及下變頻，最終輸出I/Q兩路差頻信號；信號調理模塊，將所述射頻模塊輸出的I/Q兩路差頻信號進行濾波放大；DSP信號處理模塊，對經過所述信號調理模塊的濾波放大后的差頻信號進行采集，并進行數字濾波處理，進行頻譜分析并求解速度；最終輸出速度信息；所述DSP信號處理模塊輸出一路Vtune信號用于控制射頻模塊的輸出頻率。本申請的列車非接觸式測速傳感器避免了傳統接觸式列車測速傳感器由于列車運行時速過高而導致的一定誤差，可根據列車運行速度設置不同頻段的采樣頻率，提高了列車測速的精度與可靠性。

技術領域

本發明涉及測速傳感器技術領域。更具體地，涉及一種列車非接觸式測速傳感器。

背景技術

列車傳統測速方式如測速電機和磁脈沖速度傳感器等為接觸式測量方式，其結構簡單安裝方便，在對測速的實時性和精度要求不高時較為適用，因此是我國傳統鐵路運輸中主要使用的測速技術。近年來，隨著高速鐵路的發展和安全系數要求的提高，傳統接觸式測速方法由于列車時速的提升產生軸承磨損、空轉等問題從而帶來的一定的測速誤差，不能滿足現代鐵路運輸的參數指標要求。因此非接觸式測速方式如航位推算系統、GPS導航定位測速等逐漸取得了廣泛應用。而航位推算系統的慣性傳感器在長時間的使用之后會對誤差進行累計，長時間后航位推算得到的速度和距離信息的精確度極低；GPS導航定位測速的精度不高且存在GPS信號盲區，不適宜用于廣泛測速。

因此，需提供一種在列車高速運行下測速精度高、可靠性強的測速方式，為列車安全行駛提供更加有力的保障。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種列車非接觸式測速傳感器，避免了傳統接觸式測速方式帶來的誤差，并可根據列車運行速度設置不同頻段的采樣頻率，提高了列車測速的精度與可靠性。

為了實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

一種列車非接觸式測速傳感器，該測速傳感器包括：

電源模塊，用以為測速傳感器供電；

射頻模塊，實現測速信號的產生、發射、接收及下變頻，最終輸出I/Q兩路差頻信號；

信號調理模塊，將所述射頻模塊輸出的I/Q兩路差頻信號進行濾波放大；

DSP信號處理模塊，對經過所述信號調理模塊的濾波放大后的差頻信號進行采集，并進行數字濾波處理，進行頻譜分析并求解速度；最終輸出速度信息；

所述DSP信號處理模塊輸出一路Vtune信號(調制信號)用于控制射頻模塊測速信號的輸出頻率。

優選地，所述電源模塊為射頻模塊和信號調理模塊提供5V直流電源，為DSP信號處理模塊提供12V直流電源。

優選地，所述DSP信號處理模塊采用ADC(模擬/數字信號轉換器)進行差頻信號采集，并將所采集到的差頻信號進行數字濾波處理；所述DSP信號處理模塊還包括DAC(數字/模擬信號轉換器)，DSP控制DAC產生所述Vtune信號。

優選地，所述頻譜分析和求解速度是通過譜估計算法得到信號的功率譜并搜索出列車實時速度對應的頻率，完成相應速度求解。

更優選地，所述信號的功率譜的具體計算過程為：采用現代功率譜中AR參數模型法(自回歸模型)建模，通過Burg算法(最大熵譜算法)計算出該模型的參數；設置AR模型階數為100，采樣點數為1024點，計算出信號的功率譜。

更優選地，所述DSP信號處理模塊將在計算出的信號的功率譜中進行頻率搜索找到列車時速對應的信號頻率，并計算出相應的列車速度。

優選地，所述DSP信號處理模塊通過RS232串口把速度信息輸出。