双天线雷达测速仪的研发
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摘 要：为解决现有机车测速仪的不足，研发一种基于非对称发射角度的双天线雷达测速仪。该测速仪由双雷达微波模块、信号调理模块、数据处理模块和电源模块组成。双雷达微波模块与地面分别构成不同的发射角，以不同的频率发射雷达波，根据能量和频谱特征接收各自发射的雷达波产生的反射波，将其传入信号调理模块分别处理后，再输入数据处理模块利用多普勒效应相关算法分别进行分析解算。模拟测试结果表明，该测速仪具有测速精度高、系统稳定、数据可靠等优点。
关键词：双天线雷达；测速仪；微波模块；信号调理模块；多普勒效应
文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2017）06-0075-04
0 引 言
为了确保铁路列车运行安全，需要不断完善列车运行保障体系，这就需要对列车的运行速度进行实时监控[1-4]。
目前各种列车测速方法的汇总及优缺点如表1所示。其中前2种测试方法为间接测速，具有结构简单、安装方便等优点，是我国列车运行速度测量的主要方法。后2种测试方法为直接测速，其中GPS测速存在山区和隧道的信号盲区，不适合用于列车速度测量。多普勒雷达测速具有可靠性高、实时性强、稳定性强等优点，在国外被广泛应用于机动车和列车测速[5-8]。然而，目前国内还没有对列車雷达测速仪进行检测的相应技术和设备，也缺乏相关的规程、规范或标准。
针对以上情况，本文提出了基于多普勒效应的双天线雷达测速仪。该测速仪应用多普勒效应非接触测量列车行驶速度，采用了双天线的冗余设计及特殊的算法，抗干扰能力更强、准确度更高。此外，双天线雷达测速仪提供脉冲及串口2种数据输出，能够满足客户更多的需求。
1 双天线雷达系统设计
双天线雷达系统主要由微波模块、信号调理模块、数据处理模块和电源模块4个模块组成，如图1所示。
1.1 微波模块
双天线雷达微波源采用微带结构，外观小巧，工作时能耗较低，而且易于集成于各种电路。该天线不仅可用于探测运动目标的存在、速度及方向，还可以利用编程功能自行设置发射频率、输出功率以及内部中频放大器的增益。这样，可以有效解决相邻雷达传感器因为发射信号频率相近，可能产生相互干扰的问题。
1.2 信号调理模块
A/D转换...
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