SU1278719A1 - Способ измерени действительной скорости движени наземных транспортных средств и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет уменьшить погрешности измерений действительной скорости движени . Дл  этого обеспечиваетс  независимость результатов измерени  действительной скорости транспортного средства 2 (тс) от положени  эффективной точки отражени  зондирующего излучени  и от статически шероховатой грунтовой поверхности в направлении вектора скорости транспортного средства. Величина действительной скорости ТС 2 определ етс  по спектру доплеровского сигнала с учетом его изменени  во времени в модул ционном интервале , При изменении скорости движени  происходит пропорциональное изменение доплеровского сдвига частоты принимаемого сигнала и среднее значение разности частот, в с SS результате выходное напр жение измен етс  до момента согласовани  (Л крутизны пилообразного напр жени  и соответственно девиации частоты и генератора с новыми значени ми доплеровских сдвигов частоты всех составл кицих принимаемого сигнала. 2 с.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

112

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в доплеровских измерител х действительной скорости движени  наземных транспортных средств, в частиости промьшленных и сельскохоз йственных тракторов.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение погрешности измерени  действительной скорости движени ,

На фиг. 1 схематично показано расположение измерител  действительной скорости на транспортном средстве и возможные направлени  распространени  зондирующего излучени ; на фиг, 2 - структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг, 3 временна  диаграмма, по сн юща  его работу.

Устройство 1 дл  измерени  действительной --скорости движени  наземного транспортного средства 2 содержит передатчик 3, входной блок 4, блок 5 определени  разности частот или амплитуд, входы которого подключены к выходам передатчика 3 и входного блока 4, а выход через блок 6 преобразовани  разности частот или периодов в напр жение и выходной блок 7 подключен к выходной шине устройства и первому входу генератора 8 пилообразного напр жени  второй вход и выход которого подключены соответственно к первому входу передатчика 3 и первому выходу тактового генератора 9, второй выход которого подключен к второму входу передатчика 3,

Передатчик 3 может быть выполнен на базе управл емого (перестраиваемого ) генератора 10, коммутатора (амплитудного модул тора) 11 и усилител  12 мощности. Генератор 8 пилообразного напр жени  может быть выполнен на базе преобразовател  13 напр жени  в ток (управл емого источника тока), интегратора 14 и разр дного ключа 15, Тактовый генератор 9 может содержать генератор

16пр моугольных импульсов,счетчик

17и дешифратор 18,

В качестве входного устройства 4 может быть использован избирательный усилитель. При реализации устройства в анлоговой форме блок 5 ножет быть выполнен в виде синхронного детектора (смесител ) при реализации в цифровой форме - в виде двух измерителей длительности пери92

одов входных сигналов и устройства вычитани  результатов измерени  периодов . Блок 6 преобразовани  разности частот или периодов в напр жение может быть выполнен в виде частотомера с двухпол рным аналоговым выходом или преобразовател  кода раности периодов или частот в напр жение .

По сним-суть предложенного способа на примере работы устройства. Передатчик 3 измерител  1 действительной скорости, расположенного на транспортном средстве 2, генерирует зондирующее излучение, которое излучаетс  передающей антенной в направлении поверхности грунта (фиг,1 После отражени  от поверхности грунта зондирующее излучение принимаетс  приемной антенной, также расположенной на транспортном средстве 2, В этом случае величина доплеровского сдвига частоты определ етс  по известной формуле

тг - 2V t Т

где Fq - величина доплеровского

° сдвига частоты; V - действительна  скорость

движени  транспортного срства; А - длина волны зондирующего

излучени ;

об - угол падени  зондирующего излучени  на поверхность грунта (фиг, 1), Из этой формулы следует, что

v. ,

2coso6

Дл  точного измерени  действительной скорости необходимо иметь точные значени  величин Рл , и угла «6 , Длина волны зондирующего излучени , как правило, известна заранее . Величина доплеровского сдвига частоты может быть измерена известными методами с высокой точностью , Позтому точность измерени  дествительной скорости в решающей степени зависит от изменений реального направлени  распространени  зодирующего излучени , т,е. изменений угла об , Величина угла падени  зондирующего излучени  на поверхность грунта не всегда совпадает с положением максимума диаграмм Ha правленности антенн и не поддаетс 

пр мому измерению. Если, например, положение максимума диаграммы направленности антенны соответствует приему отраженного сигнала от точки а грунтовой поверхности (фиг. 1), то в действительности при отражении от статической шероховатой поверхности коэффициент отражени  (обратного рассе ни ) зондирующего излучени  в точке а, может быть близок к нулю и основна  часть принимаемой энергии достигнет приемной антенны после отраж.ени  от некоторой точки Ъ (участка поверхности), наход щейс  в пределах главного или одного из боковых лепестков диаграммы направленности этой антенны (фиг. IT). Нетрудно определить, что при отклонении угла падени  на угол Лоб 5 (что лежит в пределах основного .лепестка диаграмм направленности антенн , устанавливаемых на транспортных средствах) от предполагаемого направлени  приема отраженного излучени  oi. 45 приводит к возникновению ошибки измерени  действительной скорости величиной 9%.

Суть предложенного способа заключаетс  в обеспечении независимости результатов измерени  действительной скорости транспортного средства от положени  эффективной точки отражени  зондирующего излучени  от статически шероховатой грунтовой поверхности в направлении вектора скорости транспортного средства. Управл емый генератор 10. передатчика 3 (фиг. 2) работает в режиме непрерывной генерации высокочастотных колебаний фиксированной -амплитуды. Частота этих колебаний f (фиг.З) измен етс  по линейному закону в зависимости от выходного сигнала генератора 8 пилообразного напр жени .

В момент времени t| (фиг.З) тактовый генератор 9, построенный по принципу распределител  импульсов, формирует короткий импульс управлени  разр дным ключом 15 интегратора 14. Выходной сигнал генератора 8 пилообразного напр жени  становитс  равным нулю и в дальнейшем i возрастает по линейному закону. В момент времени t, тактовьй генератор 9 формирует короткий пр моугольный импульс , управл ющий коммутатором П. На вход усилител  12 мощности подключаетс  выходной сигнал управл емого генератора 10 и передатчик 3

78719

при помощи передающей антенны излучает короткий зондирующий импульс (фиг. 3, Uj). Этот импульс распростран етс  во всех направлени х, соот5 ветствующих углам раскрыва главного и боковых лепестков диаграммы направленности антенны, т.е. во всех направлени х в пределах угла Acyi (фиг. 1).

10 В момент времени t зондирующее излучение,отраженное от точки а грунтовой поверхности (фиг. 1, U ), достигает приемной антенны. В этот момент времени принимаетс  только 15 сигнал, отраженный от точки а, так как более близкие к транспортному средству 2 участки грунтовой поверх ности лежат вне главного и боковых лепестков диаграммы направленности 20 антенны, а прием от более дальних участков поверхности соответствует большему-времени распространени  излучени . Величина доплеровского сдвига частоты в этот момент времени 25 пропорциональна cosot,.

Если предположить, что длительность зондирующего импульса значительно меньше разности времени распространени  излучени  от транспорт30 ного средства 2 до точки Ъ и обратно и от транспортного средства 2 до точки а и обратно, то в момент времени t- будет осуществл тьс  прием излучени , отраженного от точки Ъ. Величина доплеровского сдвига частоты в этом случае будет пропорциональна COStsiy.

в любой промежуток времени между tj и tg будет осуществл тьс  прием Q излучени  от некоторой поверхности точки, расположенной между точками а и Ъ и соответственно величина доплеровского сдвига частоты будет иметь промежуточное значение. : Cos oi, cos поэтому величина доплеровского сдвига частоты принимаемого сигнала будет с течением времени монотонно возрастать (фиг.З, FO. ). Отклонени  закона изменени  доto плеровского сдвига частоты во времени от линейного св заны с шероховатостью грунтовой поверхности, вызывающей нелинейные изменени  времени распространени  зондирующего излучени  при смещении точки отражени  по курсу движени  транспортного средства 2.

Claims (2)

1. В предложенном способе измерени  и реализации его устройства величи5 1 на действительной скорости транспортното средства определ етс  не по значению доплеровского сдвига частоты в какой-либо фиксированный момент времени, а по спектру доплеровского сигнала с учетом его изменени  во времени в модул пионном интервале . Если выходное напр жение устройства соответствует действительной скорости движени , то величина выходного напр жени  генератора 8 пилоббразного напр жени , а следовательно , отклонение частоты перестраиваемого генератора 10 от исходной величины и интервале времени соответствует доплеровскому сдвигу частоти (фиг, 3 Ufд, РЛ ). Выходной сигнал блока 5 измерени  разности частот или периодов близок к нулю (фиг. 3, uf). Незначительные флукту ации частоты, преобразованные блоком 6 в напр жение с нулевым сред- ним значением, сглаживаютс  блоком 7 интегрировани  и не оказывают вли  ни  на величину выходного напр жени  устройства. При изменении скорости движени  транспортного средства происходит пропорциональное изменение доплеров ского сдвига частоты всех составл ющих принимаемого сигнала и среднее значение разности частот и. и периодов , а следовательно, и выходного напр жени  блока 7 интегрировани  становитс  отличным от нул . В результате этого выходное напр жение блока 7 интегрировани , а следовательно , и выходное напр жение уст .ройства начинает измен тьс  до моме та согласовани  крутизны пилообразного на.пр женИ  и соответственно де виации частоты перестраиваемого генератора 10 с новыми значени ми доплеровских сдвигов частоты всех сое тавл ющих принимаемого сигнала. После достижени  этого соответстви  среднее значение величины (фиг. 3) равно нулю, соответственно равно нулю среднее значение входното напр жени  интегратора 7 и на выходе устройства сохран етс  напр  жение, соответствующее новому значе нию действительной скорости движени транспортного средства. Формула изобретени 1, Способ измерени  действительной скорости движени  наземных 96 транспортных средств путем формировани  зондирующего излучени  с линейной частотой модул ции, его передачи в направлении поверхности грунта , приема на транспортном средстве отраженного сигнала, вы влени  разности частот или периодов переданного и прин того сигналов и последующего формировани  выходного сигнала измерител  в зависимости от амплитуды промежуточного сигнала, о тличающийс  тем, что, с. целью уменьшени  погрешности, дополнительно воздействуют на глубину ча-, стотных модул ций в зависимости от величины выходного сигнала измерител , а промежуточный сигнал получают путем преобразовани  указанной разности частот или периодов в напр жении .
2. 2. Устройство дл  измерени  действительной скорости движени  наземных транспортных средств, содержащее передатчик, входной блок, генератор пилообразного напр жени , выходной блок, тактовый генератор и блок определени  разности частот или периодов, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам блока и передатчика, первьй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напр жени , а первый выход тактового генератора соединен с первым входом ге- нератора пилообразного напр жени , отличающеес  тем, что, в него дополнительно введен блок преобразовани  разности частот или периодов в напр жение, вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока определени  разности частей или периодов и к входу выходного блока, выход которого соединен с вторым входом генератора пилообразного напр жени , а второй выход тактового генератора соединен с вторым входом передатчика. 3,Способ по п. 1, отличающийс  тем, что формирование выходного сигнала измерител  осуществл ют путем интегрировани  напр жени , соответствующего амплитуде промежуточного сигнала. 4.Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что выходной блок выполнен в виде интегратора.

   /5 f7 -f 18

   Фиг.г

   f

   Фиг.З

   I