多普勒雷达测速

多普勒雷达多普勒雷达测速是一种直接测量速度和距离的方法。在列车上安装多普勒雷达，始终向轨面发射电磁波，由于列车和轨面之间有相对运动，根据多普勒频移效应原理，在发射波和反射波之间产生频移，通过测量频移就可以计算出列车的运行速度，进一步计算出列车运行的距离。克服了车轮磨损、空转或滑行等造成的误差，可以连续测速、测向和定位。多普勒效应当发射源(或接收者)相对介质运动时，接收者接收到的电磁波的频率和发射源的频率不同，这种现象被称为多普勒效应。物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移)。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移)。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红／蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。多普勒效应假设原有波源的波长为λ，频率为f0，介质中波速为c则(1)当波源静止不动Vs=0，观察者以V0相对波源移动(向波源方向)(2)当观察者静止不动V0=0，波源以Vs相对观察者移动(向观察者方向)(3)当波源移动速度为Vs，观察者移动速度为V0，相对运动，此时介质中的波长和观察者接收到的波的个数都有变化多普勒雷达的测速原理多普勒雷达法利用多普勒效应测量列车运行速度。在车头位置安装多普勒雷达，雷达向地面发送一定频率的信号，并检测反射回来的信号。由于列车的运动会产生多普勒效应，所以检测到的信号其频率与发送的信号频率是不完全相同的。如果列车在前进状态，反射的信号频率高于发射信号频率；反之，则低于发射信号频率。而且，列车运行速度越快，两个信号之间的频率差越大。通过测量两个信号之间的频率差就可以获取列车的运行方向和即时运行速度，对列车的速度进行积分就可得到列车的运行距离。多普勒雷达的测速原理雷达发射电磁波的频率为F，在介质中的传播速度为c，发射角为a1，当雷达以速度V平行于反射面运动(反射面静止)，则在反射面接收到的波频率为f1而此时反射面把波反射回去，相当于波源(静止)，雷达接收反射回来的波，相当于观察者(平行反射面速度为V)，由于雷达的运动，入射角为a2，则雷达接收到的波频率为f2多普勒雷达的测速原理发射波与接收波的频移为由于雷达运动的速度V远远小于电磁波的速度c，可以近似认为入射角a2=a1，则频移将上式展为泰勒级数，并舍去高次项，可得也就是说，发射波与入射波之间的频移fr与雷达的速度V沿发射波方向的分量的大小成正比。如果发射角a1固定，则频移fr就是与雷达速度V成正比，只要测量出频移fr的值，就可以计算出雷达的运动速度V误差来源•为了简化计算，减少处理难度，一般都会取简化后的公式来计算，然而，由于简化公式是通过舍入的方法进行简化得，简化公式与原公式之间存在一定误差，这样在使用简化公式之前就要先考虑这个误差对计算的影响。•列车运行的过程中，由于轨面不平整或其他原因，列车会产生振动，但列车的振动基本上都是车体的高频上下小幅度运动•多普勒雷达速度传感器的安装误差也会对测速有一定的影响。理想情况下，多普勒雷达发射电磁波的方向在列车速度方向的纵轴面上，且与水平面成a角度。但是由于安装误差，电磁波的发射方向会与预定的方向有一定的偏差。惯性导航系统惯性导航系统(INS)是一种典型的独立定位技术。它与电磁辐射、地球磁场等辐射能量都无关，是建立在牛顿经典力学基础上的。牛顿经典力学认为，一个物体在不受到外力的作用时，保持静止或者匀速直线运动。而且物体的加速度是与所收到的外力成正比的。加速度的积分是速度，依着这个思路，如果我们能够获得运动物体的加速度，进而也能获得这个物体的速度和位置信息。INS系统的优点是：它的定位过程不需要磁罗盘，也不需要专用地图匹配。系统的精度几乎完全由组成系统的各元件精度决定。并且在短时问它能够保持较高的精度。但是它的系统精度主要取决于惯性测量器件(陀螺仪和加速度计)，导航参数的误差随时间而积累，因而不适合长时间的单独导航。惯性导航系统组合惯性力的作用促使传感器产生变化，这个变化量与加速度值有关。同时变化量导致传感器将其转化为电压的变化，通过测量电压的变化间接的得到加速度值。根据一个高速旋转的物体，它的旋转轴在不受到外力的影响时是不会发生改变的原理。模拟一个导航坐标系，获取方位和角速度信息。完成导航计算和平台跟踪回路中指令角速度信号的计算。刚才分析了几种多普勒测速误差，那对于误差有没有什么改进措施？城轨定位方法研究P30詹纳斯配置能有效的减少多普勒雷达测速的振动误差在列车底中线上紧挨着安装两个多普勒雷达，安装的方向是相反的，设列车前进方向发射电磁波的雷达为前雷达，相反方向的为后雷达，前后雷达分别向列车前进方向及反方向各发一束电磁波，并计算它们的频差