Измеритель скорости движения объекта Советский патент 1996 года по МПК G01S13/58 

1

(22) 23.10.89

(21) 4751491/09 (46) 20.03.96 Бюл. № 8 (72) Ефимов Л.Л., Кац И.С., Соловьев Ф.А. (71) Государственный проектно-изыска- тельский институт по проектированию, сигнализации, централизации, блокировке, связи и радио на железнодорожном транспорте Типротранссигналсвязь

(56)Экспресс-информация. Железнодорожный транспорт. Сер. Автоматика и связь, вып. 4, М., 1988, с.7.

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

(57)Изобретение относится к радиотехнике и позволяет повысить точность измерения скорости. Измеритель содержит радиолокационный доплеровский датчик 1, формирователь 2 доплеровского сигнала, следящий

фильтр 3, первый делитель 4 частоты, обнаружитель 5 замираний, блок 6 определения скорости, первый и второй мультиплексоры 7 и 8, эталонный генератор 9, второй делитель 10 частоты, счетчик 11, выходной 12 и дополнительный 13 регистры памяти, формирователь 14 импульсов управления. В формирователе 2 гармонический доплеровский сигнал преобразуется в прямоугольные импульсы, которые фильтруются фильтрам 3 с делителем 4 частоты в цепи обратной связи. Определение скорости производится в блоке б, в котором автоматически устанавливается постоянная времени измерения в зависимости от скорости объекта. 2 ил.

ю d

ON СЛ

Н

О Ol

Ю Г-

ЧО

i-Ц

Ю

VO

Р СО

Дым

Фиг.1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения скорости движения транспортных средств.

Цель изобретения - повышение точности измерения скорости.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого измерите- л.я; на фиг.2 - графики изменения постоянной времени измерения.

Измеритель скорости содержит радиолокационный доплеровский датчик 1, формирователь 2 доплеровского сигнала, следящий фильтр 3, первый делитель 4 частоты, обнаружитель 5 замираний и блок 6 определения скорости,

Блок 6 определения скорости содержит первый мультиплексор 7, второй мультиплексор 8, эталонный генератор 9, второй делитель 10 частоты, счетчик 11, выходной регистр 12 памяти, дополнительный регистр 13 памяти, формирователь 14 импульсов управления.

Измеритель скорости работает следующим образом.

Радиолокационный доплеровский датчик 1 вырабатывает сигнал доплеровской частоты, являющийся результатом обработки в нем излученного и отраженного от движущегося объекта СВЧ-сигналов. Полученный сигнал доплеровской частоты усиливается, фильтруется от помех и формируется в прямоугольные импульсы в формирователе 2 доплеровского сигнала. Полученный сигнал поступает в следящий фильтр 3 в виде блока фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с первым делителем 4 частоты в цепи обратной связи. Блок ФАПЧ осуществляет автоматический захват входного сигнала и последующее слежение за ним. При этом на выходах первого делителя 4 частоты вырабатывается ряд из р частот, кратных и синхронных доплеровской частоте, а также сигнал с частотой, равной доплеровской. Одновременно с выхода формирователя 2 сигнал поступает на первый вход обнаружителя 5 замираний, на второй вход которого приходит сигнал, синфазный и равный по частоте сигналу доплеровской частоты с одного из выходов первого делителя 4 частоты. В случае возникновения кратковременных замираний сигнала доплеровской частоты обнаружитель 5 фиксирует это замирание и сигналом, поступающим с выхода на вход управления блока ФАПЧ, переводит последний в режим памяти, во время которого на выходах первого делителя 4 частоты вырабатываются сигналы с периодами, равными периодам, предшествующим замиранию. При окончании замирания вновь

появившийся сигнал доплеровской частоты на выходе формирователя 2 доплеровского сигнала воздействует на обнаружитель 5, изменившийся сигнал на выходе которого

переходит блок ФАПЧ в исходный режим слежения за входной частотой.

Эталонный генератор 9 вырабатывает импульсную последовательность стабильной частоты, поступающую на вход второго

делителя Ючастоты. На выходе делителя 10 вырабатывается ряд из р частотных сигналов с периодами, соответствующими р различным постоянным времени, в течение которых в дальнейшем происходит вычисле5 ние скорости движения объекта. Суть вычисления заключается в подсчете количества импульсов, поступающих с одного из р выходов первого делителя 4 частоты за интервал времени, равный периоду

0 соответствующей частоты, выбранной с одного из выходов второго делителя 10 частоты.

Выбор пары частот для последующего вычисления скорости осуществляется с по5 мощью первого и второго мультиплексоров 7 и 8, управление работой которых производится с m выходов дополнительного регистра 13 памяти.

Подсчет импульсов измеряемой частоты

0 за соответствующий период измерения осуществляется счетчиком 11, на счетный вход которого с выхода первого мультиплексора 7 поступают импульсы этой частоты. Подсчитанное счетчиком 11 число импульсов за5 носится в выходной регистр 12 памяти, п выходов которого являются выходом измерителя.

Управление процессом вычисления и записи результата производится с помощью

0 формирователя 14 импульсов управления; на его вход поступает одна из р частот, выбранная вторым мультиплексором 8, период которой соответствует периоду измерения. На выходах формирователя 14 импульсов

5 управления в каждом измерительном периоде формируется импульс записи информации, поступающей на вход стробирования записи выходного регистра 12 памяти, и импульс сброса в нуль счетчика 11, зэдержан0 ный по отношению к импульсу записи на короткое время, достаточное для окончания процесса записи. С выходов m старших разрядов выходного регистра 12 Памяти информация периодически переписывается в

5 дополнительный регистр 13 памяти. Управление переписью этой информации осуществляется подачей сигнала, поступающего от (р+1)-го старшего разряда второго делителя 10 частоты. Эта информация характе- ризует в двоичном коде величину

измеряемой скорости, что используется для автоматического выбора постоянной времени измерения при вычислении скорости движения объекта путем подачи соответст-, вующего кода с m выходов дополнительного регистра 13 памяти на входы управления мультиплексоров 7 и 8. Введение дополнительного регистра 13 памяти вызвано необходимостью предотвращения появления

Приведенные на графиках зависимости необходимых изменений постоянной вреложной информации о скорости в интерва- 10 мени измерения гИЗм характерны для талы времени, соответствующие автоматическому переключению постоянной времени измерения.

Таким образом, в измерителе осуществляется автоматическое переключение постоянной памяти Тизм измерения скорости в зависимости от величины этой скорости. Количество р переключаемых поддиапазонов измерения при этом не превышает 2т

ких процессов, как, например, движение отцепов на сортировочной горке. При необходимости может быть реализовано изменение постоянной времени измерения по 15 любому требуемому закону, при этом коэффициенты деления делителей частоты к,огут быть и дробными.

Экспериментальное исследование изПроцесс переключения поддиапазонов 20 мермтеля, используемого при измерении измерения поясняется диаграммами скорости движения отцепов на железнодо- (фиг.2), на которых приведены графики изме- рожной сортировочной горке, показало, что нения постоянной временим гизм, а также коэффициентов умножения доплеровской чапо сравнению с устройствами аналогичного назначения он обеспечивает более точное

стоты Ку при изменении доплеровской час-25 измерение скоростей движения отцепов в

тоты ffl(V). Как видпо из диаграммшироком диапазоне их изменения, что улуч- максимальной доплеровской частоте тд(/) соответствует максимальный коэффициент

шает характеристики системы автоматического регулирования скорости отцепов.

Формула изобретения

ДВИЖЕИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ НИЯ ОБЪЕКТА, содержащий последовательно соединенные радиолокационный доплеровский датчик, формирователь до- плеровского сигнала, обнаружитель за- 35 мираний, следящий фильтр, первый делитель частоты и блок определения скорости, причем второй вход следящего фильтра соединен с выходом формирователя доплеровского сигнала, дополнительный выход первого делителя частоты соединен с вторым входом обнаружителя замираний и третьим вхо30 которого соединен с р-разрядным ин- ДВИЖЕ формационным входом второго мультиплексора, а р + 1-й разряд подключен к входу строб записи дополнительного регистра памяти, р-разрядный информационный вход первого мультиплексора является входом блока определения скорости, m-разрядный вход управления соединен с выходом дополнительного регистра памяти и с m-разрядным входом управления второго мультиплексора, а выход подключен к счетному входу счетчуиса, вход формирователя импульсов управления соединен с выходом

40

дом следящего фильтра, отличающийся 4д второго мультиплексора, первый выход тем, что, с целью повышения точности измерения скорости, блок определения скорости содержит первый и второй мультиплексоры, эталонный генератор, второй делитель, частоты, счетчик, вы- go является выходом измерителя скорости, ходкой и дополнительный регистры па- n-разрядный выход счетчика соединен с мяти, формирователь импульсов управления, при этом выход эталонного генератора соединен с входом второго

соединен с входом установка в нуль счетчика, а второй выход подключен к входу строб записи выходного регистра памяти, n-разрядный выход которого

n-разрядным входом выходного регистра памяти, т старших разрядов выхода которого соединены с m-разрядным входелителя частоты, р-разрядный выход55 дОМ дополнительного регистра памяти.

умножения Ку этой частоты в контуре блока ФАПЧ и минимальная постоянная времени измерения, При этом увеличению (уменьшению) постоянной времени гиэм при переключении на другой поддиапазон измерения соответствует уменьшение (увеличение) коэффициента умножения Ку,

Приведенные на графиках зависимости необходимых изменений постоянной вре мени измерения гИЗм характерны для таких процессов, как, например, движение отцепов на сортировочной горке. При необходимости может быть реализовано изменение постоянной времени измерения по любому требуемому закону, при этом коэффициенты деления делителей частоты к,огут быть и дробными.

Экспериментальное исследование измермтеля, используемого при измерении скорости движения отцепов на железнодо- рожной сортировочной горке, показало, что

мермтеля, используемого при измерении скорости движения отцепов на железнодо- рожной сортировочной горке, показало, что

по сравнению с устройствами аналогичного назначения он обеспечивает более точное

широком диапазоне их изменения, что улуч-

шает характеристики системы автоматического регулирования скорости отцепов.

35 30 которого соединен с р-разрядным ин- формационным входом второго мультиплексора, а р + 1-й разряд подключен к входу строб записи дополнительного регистра памяти, р-разрядный информационный вход первого мультиплексора является входом блока определения скорости, m-разрядный вход управления соединен с выходом дополнительного регистра памяти и с m-разрядным входом управления второго мультиплексора, а выход подключен к счетному входу счетчуиса, вход формирователя импульсов управления соединен с выходом

40

второго мультиплексора, первый выход является выходом измерителя скорости, n-разрядный выход счетчика соединен с

соединен с входом установка в нуль счетчика, а второй выход подключен к входу строб записи выходного регистра памяти, n-разрядный выход которого

второго мультиплексора, первый выход является выходом измерителя скорости, n-разрядный выход счетчика соединен с

n-разрядным входом выходного регистра памяти, т старших разрядов выхода которого соединены с m-разрядным входОМ дополнительного регистра памяти.

Фиг. 2