列车测速测距系统

列车测速测距系统设计学院：机械与电子控制工程学院

专业：测控技术与仪器

指导教师：邱成

摘要： (1)

1.系统使用背景 (2)

2.测速系统主体系统流程图 (2)

3.列车测速系统原理 (2)

3.1轮轴脉冲转速传感器 (2)

3.2测速定位法 (3)

3.3信标定位 (3)

4.传感器选型 (4)

4.1 选型标准 (4)

4.2 传感器类型 (4)

4.3 传感器型号 (5)

4.4 选定的传感器 (7)

5.隔离电路 (8)

6.整形电路 (9)

7.数据接收处理系统 (10)

8.电源选择 (11)

总结 (14)

摘要：

本文阐述了基于霍尔传感器的列车测速测距系统的设计，详细给出了系统的构成、传感器的选择、隔离电路和整形电路的设计、单片机系统的设计等问题。

关键词：

霍尔传感器测速测距铁路机车

引言：

随着高速铁路飞速发展，在时速超过350 km/h的高速铁路线路上，列车的测速定位问题显得越来越重要。传统的轨道电路定位法由于定位粗糙、精度不够，并且无法检知列车的即时速度，难以满足高速列车的定位要求。还有一种利用电机方式实现测速定位方法，该方式只适用于列车运行速度较低的线路。测速和定位还可通过外加输入信号直接获取列车的位置和速度信息，但该方式的测量精度受到一些因素的制约，在性价比方面存在局限性。传感器在高速铁路的测速和定位技术中成为当前的主流产品，应用较广，有多种类型：脉冲转速传感器、惯性加速度传感器、相对传感器、地面传感器、绝对传感器等。

1.系统使用背景

随着铁路运输运行速度的提高，为保障列车安全、高效运行，需要设计可靠、精确的列车测速测距系统，以满足行车组织的需要。在列车运行过程中，可能出现打滑、空转等问题，而镟轮等问题也会影响列车测速测距的精准度。为了解决以上问题，我们设计了如下的列车测速测距系统。

2.测速系统主体系统流程图

传感器隔离电路整形电路

信号交换单片机

3.列车测速系统原理

3.1轮轴脉冲转速传感器

轮轴脉冲转速传感器在高速铁路中应用较为广泛。轮轴脉冲转速传感器测速的基本工作原理：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车走行距离，根据所测距离测算列车运行速度，其基本公式为：

V=πDn/3.6

式中，π=3.14，D为车轮直径，n为车轮转速。

从上式可知，测量列车速度就是检测列车车轮转速和列车轮径。脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，使脉冲频率与轮轴转速成正比。输出的脉冲经隔离和整形后直接输入计算机CPU进行频率测量，再经换算从而得出车组速度和走行距离闭。其原理框图如图1所示。

图1 脉冲转速传感器原理框图

3.2测速定位法

测速定位法是一种辅助定位方法。在轨道电路定位法定位法中，车在区间的始端还是终端是无法判断的，对列车定位时的最大误差就是一个区段的长度。为了得到较为准确的位置信息，在计算具体位置信息时通常要引入列车的即时速度信息。引入测速信息后大大减小了定位的误差。目前使用较多的列车测速一般是：通过测量车轮转速，然后将车轮转速换算为列车直线速度。

图2:编码里程仪测距原理

列车车轮运动一周，霍尔开关输出64个或128个脉冲。列车车轮运动一周，霍尔开关输出的脉冲数越多，测速和／或测距精度越高。

列车运动速度＝单位时间内霍尔开关输出的脉冲数×（πΦ／霍尔开关每周输出的脉冲数）

列车运动距离＝编码里程计输出的脉冲数×（πΦ／霍尔开关每周输出的脉冲数）

式中Φ为列车车轮的直径。

由于列车周而复始地运动，车轮轮径不断磨损，目前城市轨道交通系统中允许列车车轮的轮径范围为840mm～770mm，电力机车1250mm，内燃机车1050mm，客车915mm，货车840mm，地铁车840mm等等，计算时代入相应的轮径即可。因此Φ是个变量，要定期或不定期地进行修正。

3.3信标定位

信标是安装在线路沿线反映线路绝对位置的物理标志。信标分有源信标和无源信标两种, 有源信标可以实现车地的双向通信, 无源信标类似于非接触式IC 卡, 在列车经过信标所在位置时, 车载天线发射的电磁波激励信标工作, 并传递绝对位置信息给列车。

城市轨道交通系统中所使用的信标大部分为无源信标, 安装在轨道沿线。信标的作用是为列车提供精确的绝对位置参考点(也可以提供线路的坡度、弯度等其它信息)。由于信标提供的位置精度很高, 达厘米量级, 常用信标作为修正列车实际运行距离的手段。采用信标定位技术的信息传递是间断的, 即当列车从一个信息点获得地面信息后, 要到下一个信息点才能更新信息, 若其间地面情况发生变化, 就无法立即将变化的信息实时传递给列车, 因此, 信标定位技术往往作为其它定位技术的补充手段。

4.传感器选型

4.1 选型标准

●能够适用于铁路轨道交通的环境下

●能够安装在铁路列车上

4.2 传感器类型

市场上比较常见的转速传感器的种类很多，有磁电式、光电式、离心式、霍尔式等转速传感器。铁路环境下，传感器的工作环境较为恶劣。为了适应这种工作环境，我们选用了霍尔转速传感器。

霍尔传感器的特点（与普通互感器比较）

1)霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波。

2)原边电路与副边电路之间完全电绝缘，绝缘电压一般为2KV至12KV，特殊要求可达20KV至50KV。

3)精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量。而普通互感器一般精度为3%至5%且适合50Hz正弦波形。

4)线性度好：优于0.1%

5)动态性能好：响应时间小于1μs跟踪速度di/dt高于50A/μs

6)霍尔传感器模块这种优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础。与此相比普通的互感器响应时间为10-12ms，它已不能适应工作控制系统发展的需要。

7)工作频带宽：在0-100kHz频率范围内精度为1%。在0－5kHz频率范围内精度为0.5%。

8)测量范围：霍尔传感器模块为系统产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。

9)过载能力强：当原边电流超负荷，模块达到饱和，可自动保护，即使过载电流是额定值的20倍时，模块也不会损坏。

10)模块尺寸小，重量轻，易于安装，它在系统中不会带来任何损失。

11)模块的初级与次级之间的“电容”是很弱的，在很多应用中，共模电压的各种影响通常可以忽略，当达到几千伏/μs的高压变化时，模块有自身屏蔽作用X光机维修。

12)模块的高灵敏度，使之能够区分在“高分量”上的弱信号，例如：在几百安的直流分量上区分出几毫安的交流分量。

13)可靠性高：失效率：λ=0.43╳10-6/小时

14)抗外磁场干扰能力强：在距模块5-10cm处有一个两倍于工作电流(2Ip)的电流所产生的磁场干扰而引起的误差小于0.5%，这对大多数应用，抗外磁场干扰是足够的，但对很强磁场的干扰要采取适当的措施。

霍尔开关典型应用：

●直流无刷电机无触点开关

●位置控制电流传感器

●汽车点火器安全报警装置

●隔离检测转速检测

4.3 传感器型号

单极霍尔开关电路

型号工作电

压VDD

（V）

工作

电流

IDD

（MA）

工作点

Bop(GS)

释放点

Brp(GS)

工作温度

TA(℃)封装形

式

典型应用

HAL202 4-20 3.5 180 60 -40-85 TO-92S 位置检测、转速检测

HAL3134 4.5-24 10 110 20 -40-150 TO-92S 舞台灯光、车速仪表、空调电

机等

HAL3144 E 3.8-30 4 250 230 -40-85 TO-92S 舞台灯光、车速仪表、空调电

机等

HAL44E 3.5-24 5 80-160 30-110 -40-125 SOT-23 马达、无触点开关

HAL131 3.8-30 3.2 45 40 -40-125 TO-92S 霍尔接近开关传感器、转速探

测

HAL43A 3.8-30 3.2 180 50 -40-150 TO-92S 速度和RPM传感器、转速计等HAL43F 3.8-30 4 200 170 -40-150 TO-92S 速度和RPM传感器、转速计等HAL58 3.5-24 2.5 180 137 -40-150 SOT-23 马达、无触点开关

HAL543 3.5-24 5 160 110 -40-150 SOT-89B 无触点开关、位置检测、转速

计

AH3144E 4.5-24 10 110 20 -40-85 TO-92S 舞台灯光、车速仪表、空调电

机等

AH3144L 4.5-24 10 110 20 -40-150 TO-92S 舞台灯光、车速仪表、空调电

机等

AH543 4.5-24 10 200 30 -40-150 SOT-89 无触点开关、位置检测、转速

计

双极锁存型霍尔电路

型号工作电

压VDD

（V）

工作

电流

IDD

（MA）

工作点

Bop(GS)

释放点

Brp(GS)

工作温度

TA(℃)封装形

式

典型应用

HAL41F 3.8-30 4 120 120 -40-150 TO-92S 直流无刷电机、转速检测HAL732 2.5-24 2.5 18 -18 -40-150 SOT-23 高灵敏无触点开关、无刷电机HAL1881 2.4-24 2.5 30 -30 -40-150 SOT-23 高灵敏无触点开关、无刷电机HAL513 3.5-30 4 70 -70 -40-150 SOT-89 高灵敏无触点开关、无刷电机

AH512 4.5-24 10 60 -60 -40-125 TO-92 高灵敏无触点开关、无刷电机全极性霍尔开关电路

型号工作电

压VDD

（V）

工作

电流

IDD

（MA）

工作点

Bop(GS)

释放点

Brp(GS)

工作温度

TA(℃)封装形

式

典型应用

HAL149 2.5-3.

1.1 45 32 -40-125 TO-92S 高灵敏无触点开关、无刷电机微功耗全极性霍尔开关电路

型号工作电

压VDD

（V）

工作

电流

IDD

（MA）

工作点

Bop(GS)

释放点

Brp(GS)

工作温度

TA(℃)封装形

式

典型应用

HAL13S 2.4-5.

0.009 55 25 -40-85 SOT-23 低功耗数码产品如：手机

HAL148 2.4-5.

0.005 45 32 -40-125 TO-92S 低功耗数码产品如：电筒

HAL148L 1.8-3.

0.005 45 32 -40-125 SOT-23 玩具

线性霍尔

型号工作电

压VDD

（V）

磁场

范围

输出电

压VOT

（V）

灵敏度S

mv/G

工作温度

TA(℃)

封装形

式

典型应用

HAL95A 4.5-10

.5 +/-67

0.5-4.5 3.125 -40-150 TO-92S 角度探测如：汽车油门

HAL49E 3.0-6.

5 +/-10

0.8-4.2

1.4 -40-100 TO-92S 角度测量如：电动车转把

霍尔齿轮传感器

型号工作电

压VDD

（V）

有效

磁场

Bbias

（GS）

有效工

作频率回差

Bhy(GS)

工作温度

TA(℃)

封装形

式

典型应用

HAL1800 3.8-30 +/-15

15KHZ 10-100 -40-150 TO-95 传感器如：齿轮测速

4.4 选定的传感器

单极霍尔开关HAL202霍尔元件

型号工作电压

VDD（V）

工作电流

IDD（MA）

工作点

Bop(GS)

释放点

Brp(GS)

工作温度

TA(℃)

封装形

式

典型应用

HAL202 4-20 3.5 180 60 -40-85 TO-92S 位置检测、转速检测

单极性霍尔开关电路HAL202 TO－92UA封装

单极霍尔元件HAL202管脚定义：

管脚序号管脚名称功能描述1 VCC 电源电压2 GND 地3 OUT 集电极开路输出

电路是由内部电压稳压单元、霍尔电压发生器、差分放大器、温度补偿单元、施密特触发器和集电极开路输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号0和1。它是一种单磁极工作的磁敏电路，适合于矩形或者柱形磁体下工作。-20℃85℃范围工作，其电源电压工作范围从4.0V 到20V 负载电流能力最高可达到35mA。封装形式为SIP3L(TO92S)

霍尔传感器极限参数：

参数符号量值单位

工作环境温度TA -40~+85 ℃

贮存温度TS -65~+170

安装方式：

如图3：

图3 霍尔开关安装方式

将一非磁性圆盘固定装在汽车车轮转轴上，边周围用环氧树脂粘贴块状磁钢(60个)，磁钢采用永久磁铁分割成的小磁块，其磁力较强，霍尔元件固定在距磁块所在平面约l～3mm

处。

当车轮转动时，磁块与霍尔元件相对位置发生变化，磁块靠近霍尔元件时，磁场增强，霍尔元件输出低电平，相反输出高电平，因此车轮转动，霍尔元件输出连续脉冲信号。通过整形送单片机根据具体要求进行信号处理计算。

特别注意：在大多数场合，霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力，一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的，但当有更强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有：

①调整模块方向，使外磁场对模块的影响最小；

②在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩；

③选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块电源维修；

5.隔离电路

RL为输出负载

6.整形电路

26V CC

R D O

555

v I2

I1v 8

4(a)

(b)

v 7R

V CC

150.01μF C 1

v C

v t

t t v I

v v O

V CC

t W

（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态

当电路无触发信号时，v I 保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端v O 保持低电平，555内放电三极管T 饱和导通，管脚7“接地”，电容电压v C 为0V 。

（2）v I 下降沿触发

当v I 下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发，v O 由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。

（3）暂稳态的维持时间

在暂稳态期间，555内放电三极管T 截止，V CC 经R 向C 充电。其充电回路为

V CC →R →C →地，时间常数τ1=RC ，电容电压v C 由0V 开始增大，在电容电压v C 上升到

阈值电压cc V 3

之前，电路将保持暂稳态不变。

（4）自动返回（暂稳态结束）时间

当v C 上升至阈值电压cc V 3

时，输出电压v O 由高电平跳变为低电平，555内放电三

极管T 由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C 经放电三极管对地迅速放电，电压

v C 由cc V 3

迅速降至0V （放电三极管的饱和压降），电路由暂稳态重新转入稳态。

（5）恢复过程

当暂稳态结束后，电容C 通过饱和导通的三极管 T 放电，时间常数τ2=R CES C ，式中R CES 是T 的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此τ2之值亦非常小。经过（3～5）τ2后，电容C 放电完毕，恢复过程结束。

主要参数估算:

(1) 输出脉冲宽度t W

输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间，也就是定时电容的充电时间。由图12.2.2—1

（b ）所示电容电压v C 的工作波形不难看出v C （0+）≈0V ，v C （∞）=V CC ，v C （t W ）=cc V 3

，

代入RC 过渡过程计算公式，可得

R V V V t v v v v t CC

CC CC W C C C C W 1.13

ln 3

ln )

()()

0()(ln

111==--=-∞-∞=+τττ

上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度w t 仅决定于定时元件R 、C 的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R 、C 的取值，即可方便的调节w t 。

7.数据接收处理系统

CC430F6137

特点：

真正的系统芯片（SOC）为低功耗无线通信应用

宽电源电压范围：1.8 V至3.6 V

超低功耗：

CPU活动模式（AM）：160μA/ MHz的

待机模式（LPM3 RTC模式）：2.0μA

关闭模式（RAM保持LPM4）：1.0μA

15毫安，为250 kbps，915兆赫无线电接收：

MSP430?系统及周边设备

16位RISC架构，扩展内存，高达20 MHz的系统时钟

从待机模式，在不到6微秒唤醒

灵活的电源管理系统的SVS及掉电

FLL的统一时钟系统

16位定时器TA0，五捕捉定时器A /比较寄存器

的16位定时器TA1，定时器A与3路捕获/比较寄存器

硬件实时时钟

两个通用串行通信接口

USCI_A0支持UART，红外线，SPI

USCI_B0支持I 2 C，SPI

单片机接收信标信号，纠正累积误差

8.电源选择

供电系统分两部分。第一部分是为CC430F6137芯片供电的1.5V充电电池：

芯片本身能耗很小，充电电池既能保证其充足的续航能力。

第二部分是提供给霍尔开关以及后续电路的±15V电源

稳压电源模块：

产品型号：K2415S-3W 所在地：广东广州

产品描述：

24V电池：

品牌赛特类型储能用蓄电池

电池盖和排气拴结构阀控式密闭蓄电池荷电状态免维护蓄电池

型号24V12AH 额定容量12AH

电压24（V）外型尺寸360*100*104（mm）产品认证CE/UL

总结总结

火车测速

高铁测速方法： 1、使用高铁测速雷达，一种用于铁路客运或货运车辆监测的终端设备，通过检测铁路线路上的行驶车辆，向驾驶员或调度员提供车辆的实时速度、以及距监测设备的实际距离信息，从而提示其控制车辆行驶速度，防止碰撞发生。 2、轮轴脉冲转速传感器转速传感器的种类很多，有磁电式、光电式、离心式、霍尔式等转速传感器。其中轮轴脉冲转速传感器在高速铁路中应用较为广泛。轮轴脉冲转速传感器测速的基本工作原理：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车走行距离，根据所测距离测算列车运行速度，其基本公式为： V=πDn/3.6 式中，π=3.14，D为车轮直径，n为车轮转速。从上式可知，测量列车速度就是检测列车车轮转速和列车轮径。脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，使脉冲频率与轮轴转速成正比。输出的脉冲经隔离和整形后直接输入计算机CPU进行频率测量，再经换算从而得出车组速度和走行距离闭。 3、惯性加速度传感器加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力是物体在加速过程中作用在物体上的力，可以是常量或变量。一般加速度传感器根据压电效应原理工作，加速度传感器利用其内部由于加速度造成的晶体变形产生电压，只要计算出产生的电压和所施加的加速度之间的关系，就可将加速度转化成电压输出。还有很多其他方法制作加速度传感器，如电容效应、热气泡效应、光效应，但其最基本的原理都是由于加速度使某种介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。轮轴脉冲转速传感器也存在一定缺陷：即车轮空转或打滑会使列车速度的测量结果存在误差，为解决此类问题，在列车车轴上加装一个加速度传感器，配合脉冲转速传感器使用。该方式工作原理：在列车打滑期间，把机车的内加速度作为测速的信息源，该信息与车轮旋转的状态等信息不相关，而在其余工作时间仍用轮轴脉冲传感器测速，所以该方式称为基于惯性加速度传感器的测速。在车轮打滑时，由加速度传感器测得加速度及车轮打滑前加速度的倾斜分量，而计算出车轮打滑时的列车运行加速度，再将该值积分即得车轮打滑时列车实时运行的速度。

雷达测速与测距

雷达测速与测距标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

雷达测速与测距 GZH 2016/3/29 系统流程图模块分析 1 脉冲压缩原理分析雷达的基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空间位置。雷达分辨力是雷达的主要性能参数之一。所谓雷达分辨力是指在各种目标环境下区分两个或两个以上的邻近目标的能力。一般说来目标距离不同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用来分辨目标，而与信号波形紧密联系的则是距离分辨力和速度(径向)分辨力。两个目标在同一角度但处在不同距离上，其最小可区分的距离称为距离分辨力，雷达的距离分辨力取决于信号带宽。对于给定的雷达系统，可达到的雷达的速度分辨率可用速度分辨常数表征，信号在时域上的持续宽度越大，在频域上的分辨率能力就越好，即速度分辨率越好。对于简单的脉冲雷达，B=?f=1/τ，此处，τ为发射脉冲宽度。因此，对于简单的脉冲雷达系统，将有 δr=c 2τ（）在普通脉冲雷达中，由于信号的时宽带宽积为一常数（约为1），因此不能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。雷达对目标进行连续观测的空域叫做雷达的探测范围，也是雷达的重要性能数，它决定于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探测范围。而发射功率的大小影响作用距离，功率大则作用距离大。发射功率分脉冲功率和平均功率。雷达在发射脉冲信号期间内所输出的功率称脉冲功率，用Pt表示；平均功率是指一个重复周期Tr内发射机输出功率的平均值，用Pav表示。它们的关系为 P tτ=P av T r（）脉冲压缩（PC）雷达体制在雷达脉冲峰值受限的情况下，通过发射宽脉冲而获得高的发能量，以保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲，以提高距离分辨力，因而能较好地解决作用距离与分辨能力之间的矛盾。在脉冲压缩系统中，发射波形往往在相位上或频域上进行调制，接收时将回波信号加以压缩，使其等效带宽B满足B=?f?1/τ。令τ0=1/B,则 δr=c 2τ0（）（）式中，τ0表示经脉冲压缩后的有效脉宽。因此脉冲压缩雷达可用宽度τ的发射脉冲来获得相当于发射有效宽度为τ0的简单脉冲系统的距离分辨力。发射脉冲宽度τ跟系统有效（经压缩的）脉冲宽度τ0的比值便成为脉冲压缩比，即 D=τ τ0 （）则

基于单片机的霍尔测速报警系统-课程设计论文正文大学论文

传感器与测控电路课程设计报告学生姓名：禹振榜指导老师：杨书仪余以道专业班级：12级测控二班所在学院：机电工程学院学号1203030214 课题基于单片机的霍尔测速报警系统

基于单片机的霍尔测速报警系统的设计摘要在生产中，电机应用十分广泛，比如汽车速度显示，设备工作时的档位，都需要我们了解电机或者机器的转速。转速作为工程中应用的一个非常广泛的参数，它的测量方法有很多，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，越来越方便。本设计属于码盘转速测量系统，实现转速的实时测量和显示。本系统以STC90C51单片机为核心，旋转编码器通过用传感器测量非电量，转变成模拟电量，再通过一系列测控电路。获得数字信号，实现实时轴转速测量，同时用四位段码式LED数码管显示模块显示电机转速，并且加入了报警模块。详细阐述了转速测量系统的工作过程，以及硬件电路的设计、显示效果。本文吸收了硬件软件化的思想，实现了题目要求的功能。关键词：转速测量,，单片机, LED显示模块，霍尔传感器。

目录第一部分绪论 1.1 设计的任务与要求————————————————1 第二部分功能分析与设计要求 2.1 测控系统功能的概述———————————————1 2.2系统模块的确定————————————————— 2 2.3各模块的选择—————————————————— 2 2.1.1传感器模块的论证与选择——————————————2 2.1.2报警模块的论证与选择———————————————3 2.1.3显示模块的论证与选择———————————————3 2.1.2单片机模块的论证与选择——————————————3 2.4 小结——————————————————————3 第三部分测控系统的总体设计 3.1 测控系统的总体设计———————————————4 3.1.1 硬件原理图———————————————————4 3.1.2 硬件电路设计总图————————————————5 3.2 测控系统子模块简介———————————————5 3.2.1传感器原理及分电路析—————————————— 5 3.2.2 报警模块————————————————————7 3.2.3 LED数码管———————————————————8

连续波雷达测速测距原理.doc

连续波雷达测速测距原理一．设计要求 1、当测速精度达到s，根据芯片指标和设计要求请设计三角调频波的调制周期和信号采样率； 2、若调频信号带宽为50MHz，载频 24GHz，三个目标距离分别为 300,306,315(m)，速度分别为 20,40， -35（m/s)，请用 matlab 对算法进行仿真。二．实验原理和内容 1.多普勒测速原理 x a (t) x(n) FFT P(k ) 峰值f d A/D 谱分析搜索图频域测速原理 f d max max | f m f d | f s / 2N v r max f d max / 2 f s / 4N/ 4T 依据芯片参数，发射频率为24GHz，由上式可以得出，当测速精度达到 s 时，三角调频波的调制周期可以计算得，T= 信号的采样率，根据发射频率及采样定理可设fs=96GHz。2．连续波雷达测距基本原理设天线发射的连续波信号为：①x T f0 (t ) cos(2 f0 t0 ) ] 则接收的信号为：② x R f0 (t ) cos[2 f 0 (t t r ) 0 若目标距离与时间关系为：③R ( t ) R 0 v r t

则延迟时间应满足以下关系 :④ t 2 v t) r ( R c r v r 将④代入②中得到 x R f 0 (t ) cos{ 2 f 0 [ t 2 (R 0 v r t )]0 } c v r cos[2 ( f 0 f d 0 )t 2 f 0 2R 0 ] c f d 0 2 v r f 其中 c 根据上图可以得到，当得到 t ，便可以实现测距，要想得到 t ，就必须测得 fd 。已知三个目标距离分别为 300,306,315(m)，速度分别为 20,40， -35（ m/s)，则可以通过 :③ R ( t ) R 0 v r t ④ t 2 v t ) r ( R c 0 r v r 分别计算出向三个目标发出去信号，由目标反射回来的信号相对发射信号的延迟时间。

微波测速_测距系统的设计

基金项目:河北省教育厅自然科学研究项目(2002236) 收稿日期:2004-02-19 微波测速、测距系统的设计张大彪,王艳菊 (河北师范大学,河北石家庄　050031) 摘要:车速、车距测量是汽车避撞系统中的关键技术,分析了车速、车距测量方案,并详细讨论了调频连续波(FM 2 CW )测量系统的工作原理,给出了主要电路的设计方法。此系统可以在雾天或夜间准确监测前方车辆,并在车速、车距达到安全边界时给出警示信号,避免碰撞事故的发生。关键词:测速;测距;微波雷达;汽车避撞中图分类号:TH744 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2004)04-0011-02 DesignofMicrowaveVelocityandDistanceMonitorSystem ZHANGDa 2biao,WANGYan 2ju (HebeiNormalUniversity,Shijiazhuang050031,China ) Abstract:Measuringvelocityanddistancebetweenvehiclesisacrucialtechnologyinautomotivecollisionpreventionsystem.Ithad analysedthesystemschemeandhadstudiedtheprincipleofthemeasuringsystemofFMCWradar.Thedesignmethodofchiefcircuits hadbeengiven.Thissystemcanmonitorforwardvehicleinafoggydayoratnight.Furthermore,itcangivethealarmwhenthevelocity andthedistancebetweenvehiclesreachtheedgeofsecurity,sosometrafficaccidentswillbeavoided. KeyWords:MeasuringVelocity;MeasuringDistance;MicrowaveRadar;AutomotiveCorrelationPrevention. 1　引言近几年来,国内汽车拥有量和交通事业发展很快,但随之而来的是交通事故和行车安全问题。据有关资料显示,在公路交通碰撞事故中,有86%为双车或多车碰撞事故。因此,如何减少碰撞事故的发生成为当务之急。汽车工业比较发达的美国、欧洲和日本开始运用先进的信息技术,开发研制用于汽车的安全避撞系统。根据国外汽车电子化的发展和国内交通状况,提出一种利用微波雷达及计算机技术实现车辆速度、距离测量的应用系统,给出了主要电路的设计方法。 2　系统方案选择汽车的安全避撞系统是以测距、测速为基础的。在各种环境条件下,准确测量前方车辆速度和距离是系统设计的关键。目前测定汽车之间距离和速度的方法主要有超声波法、激光法和微波雷达法。 2.1　测量方案的对比超声波测速测距的基本原理是利用其反射特性。超声波发生器发射40kHz 超声波遇到障碍物后产生反射波,超声波接收器接收到反射波信号,并将其转换成电信号,测量发射波与回波之间的时间间隔ΔT ,并根据公式R =(ΔT ?v )/2计算距离(v 为超声波传播速度),再根据距离变化量与两次测量时间间隔之比计算车辆运动速度。超声波的特点是对雨、雾、雪的穿透能力强,可以在恶劣气候条件下工作,系统制作简便,成本低。其主要缺点是测量反应时间长,误差大,波束发散角大,分辨率低,衰减快,有效测量距离小,常用于倒车后视雷达。激光测量主要有脉冲和扫描两种工作方式,激光测量系统具有反应快、有效测量距离大、分辨率高、误差小等优点,近年来在汽车防撞领域越来越受到重视。由于激光镜头易受灰尘、雨雪、风沙的污蚀而影响其工作性能。微波雷达与其他两种方式相比具有显著的优点,因为其工作频率高、波长短,可有效地缩小波束角度、减小天线尺寸,尤其适合在恶劣气候条件下工作。应用微波雷达测速测距,应防止雷达之间以及与其他通信系统之间的电磁干扰。 2.2　微波雷达测速、测距系统微波雷达汽车避撞系统工作在mm 波段,毫米波在通信、遥感、导弹制导等领域得到了广泛应用。近年来, 美国、日本和欧洲多家著名汽车公司投入巨资研究开发汽车避撞系统并取得了一定的成果,先后研制成功24GHz,60GHz,7615GHz 等3种频率的雷达系统。其中24GHz 雷达系统主要用于集装箱货车和长途客运大巴士,它可探测车辆前向距离,并可发出声光报警;60GHz (主要用于日本)和7615GHz (欧、美用)主要用于小轿车。微波雷达汽车避撞系统主要有两种体制:脉冲多普勒体制和调频连续波(FMCW )体制。2.2.1　脉冲式测量系统脉冲多普勒雷达组成框图如图1所示。图1　脉冲多普勒雷达组成框图发射部分由脉冲调制器和射频振荡器组成,通过收发开关发射高频调制脉冲,反射信号通过收发开关进入相干检波器, 射频振荡器的另一种信号经多普勒校正后加到相干检波器作为相位基准,与反射信号比较,检出多普勒频率分量,然后经视频处理电路处理后送入单片机,经单片机运算后获得距离及速度数据,根据距离、速度数据判断危险程度,并通过声光报警电路发出提示信号。相干检波器输入端两个电压为基准电压u k =U k cos (ω0t +<0)( 先假定多普勒校正分量为零,其频率和起始相位与发射信号相同),反射信号u r =U r cos [ω0(t -t r )+<0],t r 为雷达至目标的往返距离,雷达工作于脉冲体制时,信号只在一定延迟　2004年仪表技术与传感器 2004 第4期InstrumentTechniqueandSensor No 14

电动车测速报警及限速系统

× × × × ×大学大学生科技创新活动报告项目名称：电动车测速报警及限速系统项目成员：所在院系：专业班级：指导教师:

目录一、摘要 (3) 二、引言 (3) 三、电路总体设计组成原理 (5) 四、电路硬件分块设计 (5) （1）主控模块（2）信号采集模块（3）时钟模块（4）L ED显示模块（5）按键模块（6）报警模块（7）限速反馈模块（8）电源模块五、电路软件设计 (10) 六、报告总结与展望 (11) 七、参考文献 (12)

摘要本次设计一种基于80C51单片机的测速报警系统，实现电动车的速度实时显示以及超速后的自行报警，并能通过反馈限制行驶速度。帮助交通管理人员及时提醒过往车辆预防超速而出现危险，减少交通事故的发生。也可以通过限速装置减少因为刹车失灵而出现的部分事故。以保障驾驶人员的生命财产安全，减少损失。 ABSTRACT The design of a speed alarm system based on 80 c51 single chip microcomputer, electric vehicle speed of real-time display and overspeed alarm itself, and can through the feedback limit speed. Help traffic managers timely remind vehicles to prevent overspeed and appear dangerous, to reduce the number of traffic accidents. Can also through the speed limiter to reduce part of accident because its brakes were broken. In order to ensure the life property safety of the drivers, reduce the loss.

列车测速报警系统方案

天津大学网络教育学院专科毕业论文题目：列车测速报警系统完成期限：2016年1月8日至 2016年4月20日学习中心：选择一项。专业名称：电气自动化技术学生：计国锋学生学号：1 指导教师：斌

列车测速报警系统一、引言本次设计一种基于80C51单片机的测速报警系统，实现电动车的速度实时显示以及超速后的自行报警，并能通过反馈限制行驶速度，及时提醒过往车辆预防超速而出现危险，减少交通事故的发生，也可以通过限速装置减少因为刹车失灵而出现的部分事故，以保障驾驶人员的生命财产安全，减少损失。无论是城市还是乡村在经济的快速发展带动下，电动车数量越来越多，车速越来越快，这样对人的安全就会存在很多安全隐患还会造成威胁。正所谓“十次事故九次快”，可以看出在事故的多发中最重要的是速度问题，当然随之可见解决问题的方法最关键是要控制车的速度。本设计就是利用单片机实现电动车的超速报警。以及通过限速装置限制车辆的速度，并将以便管理。二、电路总体设计组成原理设计：（1）总体电路设计要求：系统实现的主要功能如下： 1）、实时显示电动车的形式速度； 2）、利用按键调整时间，实时显示正确的时间； 3）、当电动车超过规定的速度值时，违反情况以数据形式保存在串行储存器中，并发出声音报警，并且报警灯闪烁。（2）、系统硬件的总体设计：系统的总体结构如图1所示。它采用AT89C51单片机为主控芯片，主要有电源模块、芯片采集模块、时钟模块、LED显示模块、按键模块、报警模块、AT45DB161B串行储存器模块。其中AT89C51主要完成对外围硬件的控制以及信息处理功能；电源模块提供5V电源；信号采集模块TIL113光电耦合器将采集到的高电平转换为5V脉冲；时钟脉冲提供LED显示的实时时间；LED显示模块使用74LS273驱动数码管实现时间和速度的显示；按键模块主要用来调整时间；报警模块实现超速的声音报警和闪灯警告；反馈限速模块对速度进行设置并将速度比较并驱动限速装置进行限速，管理人员可进行取消报警。

雷达测速与测距 ()

雷达测速与测距 GZH 2016/3/29 系统流程图模块分析 1 脉冲压缩 1.1 原理分析雷达的基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空间位置。雷达分辨力是雷达的主要性能参数之一。所谓雷达分辨力是指在各种目标环境下区分两个或两个以上的邻近目标的能力。一般说来目标距离不同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用来分辨目标，而与信号波形紧密联系的则是距离分辨力和速度(径向)分辨力。两个目标在同一角度但处在不同距离上，其最小可区分的距离称为距离分辨力，雷达的距离分辨力取决于信号带宽。对于给定的雷达系统，可达到的距离分辨力为（1.1）其中c为光速，为发射波形带宽。雷达的速度分辨率可用速度分辨常数表征，信号在时域上的持续宽度越大，在频域上的分辨率能力就越好，即速度分辨率越好。对于简单的脉冲雷达，，此处，为发射脉冲宽度。因此，对于简单的脉冲雷达系统，将有（1.2）在普通脉冲雷达中，由于信号的时宽带宽积为一常数（约为1），因此不能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。雷达对目标进行连续观测的空域叫做雷达的探测范围，也是雷达的重要性能数，它决定于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探测范围。而发射功率的大小影响作用距离，功率大则作用距离大。发射功率分脉冲功率和平均功率。雷达在发射脉冲信号期间内所输出的功率称脉冲功率，用Pt表示；平均功率是指一个重复周期Tr内发射机输出功率的平均值，用Pav表示。它们的关系为（1.3）脉冲压缩（PC）雷达体制在雷达脉冲峰值受限的情况下，通过发射宽脉冲而获得高的发能量，以保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用相应

高速铁路设备系列介绍之七——列车运行控制系统的列车测速与定位

高速铁路设备系列介绍之七——列车运行控制系统的列车测速与定位： 2008年在世界高速铁路大会上,与会代表在最后讨论中，达成一个新的共识。就是把高速铁路定义为：必须新建的专用铁路并在这个线路上开行运营时速达到250公里以上的动车组和采用了专用的列车控制系统的铁路。也就是说高速铁路有了三个标准。一是新建的专用铁路。所谓的“专用”含义就是新建客运的专用铁路。既有的铁路线跑的客车速度达到也不能算。当然也没必要、没可能在铁路线上要开行超高速度的货运列车。二是开行250公里以上的动车组列车。三是高速铁路最核心、关键的技术是铁路信号设备的新功能——列车的运行控制系统。我们知道，铁路信号原先比喻为是火车的眼睛，经过上百年的历史发展，为保证列车开行的安全和效率，铁路信号早已开始做到由机器控制和人控制相结合，已比喻成为是火车的神经系统了。但这火车的神经系统，普速铁路仅是以人控为主,机器做辅助。而高速铁路是一个电脑化的控制系统，与普速铁路相比是反过来了,机器控制优先为主,人是辅助。只有高速铁路必须要用这样一个最先进的高速列车运行控制系统,最后才能认定，这条线路是高速铁路。列车运行控制技术关键技术之一是列车的测速与定位。为确实保证列车距离与速度的安全控制，首要是及时获取列车运行中的速度与位置，测速和定位的正确程度从根本上制约着列车运行控制系统的控制正确程度，测速测距的正确程度过低，不仅会增加列车的不安全因素，并且会造成列控系统预留的安全防护距离过大，从而影响运输效率。目前有多种列车测速方式。按照速度信息获取的来历，可以把测速方式分成两大类，一类是利用轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法。轮轴旋转测速方法又有机电测速方式和脉冲转速传感器方式之分。有机电测速方式正处于被逐步淘汰过程中，不介绍了。脉冲转速传感器方式，其脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转一周，传感器输出一定目标的脉冲，保证脉冲的频率与轮轴的每转速度完成正比。输出脉冲经过断绝和整形后，直接输入到微处置惩罚器进行频率测量并换算成速度和走行距离。轮轴脉冲转速传感器将成为作为主要部件。由于列车在运

雷达测距、测角、测速基本原理

雷达测距、测角、测速基本原理目标在空间的位置可以用多种坐标系表示。最常见的是直角坐标系，空间任一点目标P 的位段可用x，y,z三个坐标值来确定。在雷达应用中，测定目标坐标常采用极(球)坐标系统. 目标的斜距R为雷达到目标的直线距离OP;方位角a为目标的斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(一般是正北方向)在水平面上的夹角;仰角B为斜距R与它在水平面上的投影OB在沿垂直面上的夹角，有时也称为倾角或者高低角。如果需要知道目标的高度和水平距离，那么利用圆柱坐标系就比较方便。在这种坐标系中.目标的位由三个坐标来确定:水平距离D;方位角。;高度H, 球坐标系与圆柱坐标系之间的关系如下: D=RcosB H=RsinB a=a 上述这些关系仅在目标的距离不太远时是正确的;当距离较远时，由于地面的弯曲，必须作适当的修正。现以典型的脉冲雷达为例来说明雷达测量的基本工作原理。它由发射机、发射天线、接收机和接收天线组成。发射电磁波中一部分能量照射到雷达目标上，在各个方向上产生二次散射。雷达接收天线收集散射回来的能量，并送至接收机对回波信号进行处理，从而发现目标，提取目标位置、速度等信息。实际脉冲雷达的发射和接收通常共用一个天线，以简化结构.减小体积和重量。脉冲雷达采用的发射波形通常是高频脉冲串.它是由窄脉冲调制正弦载波产生的，调制脉冲的形状一般为矩形，也可采用其他形状。目标与雷达的斜距由电磁波往返于目标与雷达之间的时间来确定;目标的角位置由二次散射波前的方向来确定;当目标与雷达有相对运动时，雷达所接收到的二次散射波的载波频率会发生偏移，测量载频偏移就可以求出目标的相对速度，并且可以从固定目标中区别出运动目标来。

传感器课程设计列车测速测距系统方案

传感器原理及应用课题研究课题名称：列车测速测距系统院系：机械与电子控制工程学院专业：测控技术与仪器

目录一、各种检测方式与比较......................................... - 2 - （一）测速电机.......................................... - 2 - （二）光电式............................................ - 2 - （三） GPS............................................... - 2 - （四）航位推算系统...................................... - 2 - （五）雷达测速.......................................... - 3 - （六）未来的方向........................................ - 3 - 二、传感器的选择及安装......................................... - 3 - 三、光电转速传感器的系统设计................................... - 4 - （一）光电传感器........................................... - 4 - （二）调理电路............................................. - 5 - （三）测量系统主机部分设计................................. - 8 - ①单片机................................................ - 8 - ②程序模块设计......................................... - 10 - ③主程序流程图程序流程图............................... - 11 - ④动态显示仿真......................................... - 12 - 四、雷达部分.................................................. - 13 - （一）雷达测速系统........................................ - 13 - ①雷达测速原理及安装................................... - 13 - ②系统框图............................................. - 14 - ③环节选型............................................. - 14 - 五、修正部分.................................................. - 15 - （一）定位技术背景........................................ - 15 - （二）多传感器融合测速方法及问题.......................... - 16 - （三）修正方法............................................ - 17 - （四）列车打滑实验的传感器速度曲线........................ - 18 - 六、无线传输.................................................. - 19 - 七、电源...................................................... - 20 - 八、参考文献.................................................. - 20 - 附录A 光电传感系统总程序清单.................................. - 21 -

基于多传感器融合的列车测速定位方法

专业知识分享版使命：加速中国职业化进程摘要以信息融合技术为基础，研究以速度传感器为核心的多传感器融合列车测速定位系统; 通过列车打滑试验，验证和分析该测速定位系统的空滑检测和误差补偿能力。关键词城市轨道交通基于通信的列车运行控制多传感器融合列车测速定位北京地铁亦庄线 1 研究背景基于通信的列车控制系统( CBTC) 是一种连续的自动列车控制系统，它利用高精度的列车定位( 不依赖于轨道电路) ，采取双向连续、大容量的车地数据通信，依靠车载、地面的安全功能处理器来加以实现。高精度的列车定位技术是 CBTC 系统的关键技术之一，列车位置和速度信息是移动闭塞、列车运行控制的重要参数，精确的列车位置和速度信息能有效地提高行车效率和安全度。在城市轨道交通系统中，列车需要交替运行在地下和地上，运行环境比较复杂，单独依靠一种测速定位技术很难获得高精度的列车位置和速度信息。因此，研究多传感器融合技术，就能够结合不同传感器的优点，弥补各自的缺点，通过冗余互补提供更加可靠、精确的列车速度和位置信息。 1． 1 测速定位技术测速定位通过不断测量列车的运行速度、对列车的即时速度进行积分的方法，得到列车的运行距离，辅助其他定位方法( 如查询-应答器定位、电子地图匹配) 来获取列车的位置信息。下面对几种主要的测速测距方法进行分析比较。 1) 脉冲转速传感器( odometer) 是通过列车车轮转动产生数字脉冲，输出脉冲信号通过信号处理后，可直接输入微处理器进行计算，得到高测量精度的速度、距离信息。 2) 多普勒雷达( Doppler radar) 依靠雷达向地面发射的信号，检查雷达回波频率与发射信号频率的不同，根据多普勒效应计算列车的运行方向和速度，再对列车的速度进行积分，得到列车的运行距离。 3) 航位推算系统( dead reckoning ，DR) 在航天、航空和航海领域得到广泛应用，航位推算系统一般使用惯性传感器作为航向传感器和位移传感器，具有不与外界发生光电联系和不受气候条件限制的特点。随着惯性传感器的民用普及和成本降低，它成为列车测速测距的一种可选方案。脉冲转速传感器技术的发展已经相对成熟，在实际应用中实现比较简单，能提供高精度、数字化的速度和距离信息，因此近年来得到了广泛应用。但是，由于以车轮转动作为采集对象间接获取列车速度，车轮磨损产生的轮径变化、运行过程中的空转和滑行会产生较大的误差。雷达和航位推算系统是直接测量列车速度和距离的方式，不存在车轮磨损、空转、滑行等造成的误差。但是，多普勒雷达测速方法比较复杂，需要考虑雷达校正、不同地面反射系数等问题; 航位推算系统受到传感器本身温漂、敏感度等的影响，在短时间内测量具有较高的精度，但长时间使用会导致较大的累积误差，因此在使用航位推算系统进行列车测速定位时，需要解决累积误差的补偿问题。 1． 2 多传感器信息融合方法多传感器的信息融合要完成同源、同质、非同源、非同质的测量信号融合，需要多领域融合算法的支持。现有的融合算法基本可以分为随机类方法和人工智能类方法: 随机类方法包括加权平均、Kalman 滤波、Bayes 概率推理法、Dempster-Shafer 证据推理、小波变换等，是多传感器融合最常用的方法; 人工智能类方法有模糊逻辑推理、神经网络方法等。目前，已有研究人员将人工智能类方法引入随机类方法，如神经网络与 Kalman 滤波结合、神经网络与小波变换结合等，以解决随机类方法在不确定性推理上存在的一些缺陷。 2 CBTC 列车多传感器融合测速定位研究尽管基于多传感器信息融合的列车定位方法能够融合多种传感器的信息，获得列车的速度和位置信息，但实际采

雷达测速测距原理简介

雷达测速测距原理简介一、FMCW模式下测速测距 1、FMCW模式下传输波特征调频连续波雷达系统通过天线向外发射一列线性调频连续波，并接收目标的反射信号。发射波的频率随时间按调制电压的规律变化。 2、FMCW模式下基本工作原理一般调制信号为三角波信号，发射信号与接收信号的频率变化如图所示。反射波与发射波的形状相同。只是在时间上有一个延迟，t与目标距离R的关系为： Δt=2R/c公式1 其中 Δt：发射波与反射波的时间延迟 R：目标距离 c：光速c=3×108m/s 发射信号与反射信号的频率差为混频输出中频信号频率f如图所示：

根据三角关系，得： ΔtT2= ΔfB公式2 其中： Δf：发射信号与反射信号的频率差为|f1-f0| T：调制信号周期——1.5ms B：调制带宽——700MHz 由以上公式1和公式2得出目标距离R为： R=cTΔf 4B公式3 3、FMCW模式下测距原理由公式3可以得出，目标距离R与雷达前端输出的中频频率f成正比 4、FMCW模式下测速原理当目标与雷达并不是相对静止时，也就是有相对运动时，反射信号中包含一个由目标的相对运动所引起的多普勒频移fd，如图所示：此时发射信号与接收信号的频率差如图所示：

在三角波的上升沿和下降沿分别可得到一个差频，用公式表示为： f+= f-fd 公式4 f-= f+fd 公式5 其中 f为目标相对静止时的中频频率 f+代表前半周期正向调频的差频 f-代表后半周期负向调频所得的差频 fd为针对有相对运动的目标的多普勒频移根据多普勒效应得： fd=2fc 公式6 其中：为目标和雷达的径向速度 f0为发射波的中心频率由公式4、5、6可得： f+f f=+2 公式7 c|f-f|v=2f02 公式8 速度v的符号与相对运动方向有关系，当目标物相对雷达靠近时v为正值。当目标相对雷达离开时v为负值。由公式3和公式7进一步得出： cTf+fR=4B2 公式9

列车运行控制有答案解析

三、主观题(共12道小题) 10.列车运行控制系统，按照车地信息传输方式，分为（）、（）和（）三类；按照速度控制方式，分为（）和（）两类。参考答案：连续式列控系统；点式列控系统；点一连式列车运行控制系统；阶梯控制方式；目标—距离模式曲线控制方式。 11.简述列车运行控制系统的各种分类方式。参考答案：（1）按照地车信息传输方式分类：连续式列控系统、点式列控系统、点一连式列车运行控制系统。（2）控制模式分，分为两种类型：阶梯控制方式（包括出口速度检查方式、入口速度检查方式）和速度—距离模式曲线控制方式。（3）按照人机关系来分类，分为两种类型：设备优先控制的方式、司机优先控制方式。（4）按照闭塞方式：固定闭塞、移动闭塞。（5）按照功能、人机分工和自动化程度：ATS（列车自动停车）、ATP（列车超速防护）、ATC（又称列车自动减速系统）、ATO（又称列车自动驾驶系统）。 12.轨道电路一般由（）、（）、（）和（）四部分组成。参考答案：送电端受电端钢轨线路钢轨绝缘。 13.查询-应答器，按其信息来源分类，可以分为（）和（）两种。参考答案：有源无源 14.简述轨道电路的工作原理。

参考答案：列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流流过轨道继电器线圈，使继电器保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路，允许列车进入轨道电路。当列车进入轨道电路区段内，即线路被占用时，电流同时流过机车车辆轮对和轨道继电器线圈。由于轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小的多，送向两根钢轨间的电压降低。为此流经轨道电路继电器线圈的电流减小到继电器的落下值，使轨道继电器释放衔铁，用继电器的后接点接通信号机的红灯电路，向后续列车发出停车信号，以保证列车在该轨道电路区段内运行的安全。 15.简述查询应答器的工作原理。参考答案：查询-应答器工作原理较简单，它是靠两者之间通过短距离无线电波传递信息来完成功能。对于无源查询-应答器，则由于应答器平时无能源，它要靠查询器来传递给它足够能源，以便后者有能力发送数据的无线电波。有源查询应答器其工作原理与无源完全相同，地面应答器有固定电源，不再需要从车载查询器送来的载频能源。 16.阐述轨道电路的各种分类方式。参考答案：按工作原理分轨道电路的种类按其工作原理可分为闭路式轨道电路和开路式轨道电路；传导式轨道电路和感应式轨道电路。轨道电路的分类按信号电流的性质可分为直流轨道电路和交流轨道电路。轨道电路的分类按机车牵引电流的回归方式可分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路。轨道电路的分类按供电方式可分为连续式轨道电路和脉冲式轨道电路。轨道电路的分类按其分割方式可分为有绝缘节轨道电路和无绝缘节轨道电路。 17.简述轨道感应环线的工作原理。参考答案：在轨道上铺设交叉感应回线，并对回线通以一定频率的正弦信号，然后通过车载感应线圈和地面交叉感应回线的电磁偶合完成信号和数据的传输。 18.实现闭塞的基本方法主要有，（）和（）两种。参考答案：空间间隔法和时间间隔法

雷达测速仪有哪些特点

我国河流湖泊众多，水网密布，而要测量水流的流速，记录水文数据资料，就需要用到测速仪。雷达测速仪就是众多测速仪中的一种，雷达测流运用的原理是多普勒效应。多普勒效应是为纪念奥地利物理学家克里斯琴约翰.多普勒而命名的。在声学领域中,当声源与接收体(即探头和反射体)之间有相对运动时,回声的频率将有所变化,此种频率的变化称之为频移,即多普勒效应。如下图所示,当雷达流速仪与水体以相对速度V发生对运动时，雷达流速仪所收到的电磁波频率与雷达自身所发出的电磁波频率有所不同, 此频率差称为多普勒频移。通过解析频移与V的关系，得到流体表面流速。雷达测速仪被广泛应用在河道、灌渠、防汛等水文测量；江河、水资源监测；环保排污、地下水道管网监测；城市防洪、山区暴雨性洪水监测；地质灾害预警监测等诸多领域。今天我们主要来看看雷达测速仪的特点，主要有如下几个特点： 1、非接触、安全低损、少维护、不受泥沙影响； 2、能胜任洪水期高流速条件下的测量； 3、具有防反接、防雷保护功能； 4、系统功耗低，一般太阳能供电即可满足测流需要； 5、多种接口方式，既有数字接口又具有模拟接口，方便接入系统； 6、无线传输功能（可选），可将数据无线传输到3.5km以外；

7、测速范围宽，测量距离远达40m； 8、多种触发模式：周期、触发、查询、自动； 9、安装特别简单，土建量很少； 10、全防水设计，适合野外使用。非接触雷达测流方式测速时设备不受污水腐蚀，不受泥沙影响，少受水毁影响，土建简单，便于维护，保障人员安全，特殊的天线设计使得功耗超低，大大降低了供电需求。不仅可用于平时流速监测，而且特别适合承担急难险重观测任务。航征科技是目前国内具有自主知识产权的雷达方案提供商, 拥有多项专利和软件著作权。航征面向水文、水利、环境保护、城市排水管网等行业用户, 提供雷达流速流量在线监测解决方案。航征分别在上海、无锡建立了运营和研发测试中心,拥有完整的技术研发体系和阵容强大的科研队伍，与清华大学、国防科技大学、上海交通大学等知名院校达成长期战略合作,有多位业内专家作为公司的技术后盾，立志成为全球优秀的智能传感解决方案提供商。

车载激光雷达测距测速原理

车载激光雷达测距测速原理陈雷1，岳迎春2，郑义3，陈丽丽3 1黑龙江大学物理科学与技术学院，哈尔滨 (150080) 2湖南农业大学国家油料作物改良中心，长沙 (410128) 3黑龙江大学后勤服务集团，哈尔滨（150080） E-mail：lei_chen86@https://www.360docs.net/doc/f63228930.html, 摘要：本文在分析了激光雷达测距、测速原理的基础上，推导了连续激光脉冲数字测距、多普勒频移测速的方法，给出车载激光雷达基本原理图，为车载激光雷达系统测距测速提供了基本方法。关键词：激光雷达，测距，测速 1．引言 “激光雷达”(Light Detection and Range,Lidar)是一种利用电磁波探测目标的位置的电子设备。其功能包含搜索和发现目标；测量其距离、速度、位置等运动参数；测量目标反射率，散射截面和形状等特征参数。激光雷达同传统的雷达一样，都由发射、接收和后置信号处理三部分和使此三部分协调工作的机构组成。但传统的雷达是以微波和毫米波段的电磁波作为载波的雷达。激光雷达以激光作为载波，激光是光波波段电磁辐射，波长比微波和毫米波短得多。具有以下优点[1]： (1)全天候工作，不受白天和黑夜的光照条件的限制。 (2)激光束发散角小，能量集中，有更好的分辨率和灵敏度。 (3)可以获得幅度、频率和相位等信息，且多普勒频移大，可以探测从低速到高速的目标。 (4)抗干扰能力强，隐蔽性好；激光不受无线电波干扰，能穿透等离子鞘，低仰角工作时，对地面的多路径效应不敏感。 (5)激光雷达的波长短，可以在分子量级上对目标探测且探测系统的结构尺寸可做的很小。当然激光雷达也有如下缺点： (1)激光受大气及气象影响大。 (2)激光束窄，难以搜索和捕获目标。激光雷达以自己独特的优点，已经被广泛的应用于大气、海洋、陆地和其它目标的遥感探测中[14,15]。汽车激光雷达防撞系统就是基于激光雷达的优点，同时利用先进的数字技术克服其缺点而设计的。下面将简单介绍激光雷达测距、测速的原理，并在此基础上研究讨论汽车激光防撞雷达测距、测速的方法。 2. 目标距离的测量原理汽车激光雷达防撞系统中发射机发射的是一串重复周期一定的激光窄脉冲，是典型的非相干测距雷达，对它的要求是测距精度高，测距精度与测程的远近无关；系统体积小、重量轻，测量迅速，可以数字显示；操作简单，培训容易，有通讯接口，可以连成测量网络，或与其他设备连机进行数字信息处理和传输。 2.1测距原理激光雷达工作时，发射机向空间发射一串重复周期一定的高频窄脉冲。如果在电磁波传播的

基于单片机的霍尔测速报警系统方案

传感器与测控电路课程设计报告学生：禹振榜指导老师：书仪余以道专业班级：12级测控二班所在学院：机电工程学院学号1203030214 课题基于单片机的霍尔测速报警系统