對于雙雷達聯合測速系統的研究

榮夫博

摘要：在過去我們測速的時候，更多的使用是單雷達測速系統。可以說，單雷達測速系統再過去是十分普遍的。但是由于受到一些不穩定的因素，比如車輛顛簸，惡劣天氣等因素影響，會使測量的結果不夠精確。因此我們考慮使用雙雷達測速。搭建雙雷達測速系統并通過這樣的方式與單雷達測速系統進行比較，從而發現雙雷達聯合測速系統具有更好的優越性。在測量時更加精準，同時準確性更高。本文通過對雙雷達聯合測速系統進行研究，為提高未來雷達測速系統的精確度提供一個良好的方案。

關鍵詞：雙雷達;聯合測速;系統;研究

1.引言：

隨著社會的不斷發展，交通運輸業不斷發達。火車成為當前運輸的重要交通工具，火車運輸存在許多優越性，比如可以運輸更多的貨物，同時成本更低。由于軌道固定，穩定性更好，火車運輸成為當前很多國家作為主要的交通運輸工具。列車控制系統是列車行進過程中十分關鍵的一個環節，通過控制系統能夠有效的控制列車的行進速度。從而保障列車能夠安全有序的運行。而這套系統有一項十分重要的環節，那就是雷達測速系統。通過雷達測速系統能夠更好地掌握當前車輛行駛的情況。列車的雷達測速系統能夠更精準的掌握車輛的具體情況，當車輛出現故障時，能夠更快的做出反應，保障車輛能夠安全運行。因此該系統是列車的核心之一。雷達測速體系精準度十分高。能夠察覺到很多細微的變化，因此在技術上存在很大的優點。當前很多列車的系統都用的是單雷達測速系統。當列車存著很多不穩定因素，比如顛簸運行障礙的時候，往往會存在測量不精準的情況，因此會造成很大的誤差。在測量起來會存在很大的不足。正因如此，我們考慮通過使用雙雷達聯合存儲系統來進行測量。以此來提高測量的精準度和穩定性。在實際工作中，通過雙雷達聯合操作系統進行測量，確實存在很大的優越性。這個系統能夠更好的測量數據，并如實反饋，能夠更好的抗干擾。通過使用聯合測速系統，能夠提升系統對環境的適應性，從而更好的監測列車的相關數據。

2.雙雷達聯合測速原理

2.1雷達測速基本原理

當我們開始進一步探討雷達測速基本原理的時候，應當首先考慮到多普勒效應，因為多普勒效應，對于我們研究雷達測速有著十分關鍵的作用。通過雷達測速，我們可以更高效的測量列車行進的時速。將測速儀安裝在列車內通過電磁波的反射來測量出真實數據。由于該系統的發射波與反射波存在一定的差距，而這樣的差距也進一步的可以幫助我們獲取相應的數據，以此來測量列車行進的速度。列車在運行的時候，兩個波頻率是存在很大差異的。當列車運行速度越快的時候，兩者之間的差距就越來越大，通過測量可以得出列車實際的行進速度，同時通過多普勒效應以及相對應的公式，可以測出并且計算出真實的數據。

當車輛顛簸的時候，往往會讓測量結果存在很大的誤差，進而導致測量結果不準。那么針對以上問題，可以通過雙雷達聯合輸出系統予以解決。雙雷達測距系統傳感器內可以配置兩個相關軟件。然后對兩個模塊所采集的不同信號來進行數據的分析。從而進一步的減少之前數據的誤差。更好的測出正確的數據。

2.2 雙雷達聯合測速

由于汽車顛簸的時候，單雷達測速系統無法更加精準的測出車輛行進的速度。因此，我們采用雙雷達測速系統進行測量，以減少誤差的產生。通過雷達高度差進行測量。用兩部雷達進行測速，根據雷達垂直高度的差距，可以得出車輛的行進速度。進一步的減少誤差。更好的彌補車輛因為顛簸在惡劣天氣下行進時，所產生的數據差。

我們可以通過以下方法來測量車輛實際行進的速度，通過雙雷達系統更加精準的獲取。假設兩個雷達的垂直高度是H1 以及H2，雷達 1 測 得的斜距為 R1，通過進一步測量，多普勒頻移量為 fd1;雷達 2 測得的斜距是 R2，與之前算法相同，測得的多普勒頻移量為fd2。

通過以上公式，進一步求出相關數據。通過對雙雷達聯合測速的提供數據與單雷達所測速提供的數據進行比對。發現雙雷達聯合測速更具優勢。

3.雙雷達聯合測速系統構成及優點

雙雷達聯合測速系統與單雷達聯合測速系統最大的不同是通過兩個雷達進行收發信息。通過兩個雷達進行數據的調控，可以更精準的測量相關數據。兩個雷達在工作的時候，在接收信息指令時，能夠同時開工。更精準的測量出信號波形。通過兩個雷達所接收到的信號，進一步提高整個系統的穩定性和數據的可靠性。與此同時，可以讓芯片的體積更小。當芯片體積小的時候，就可以進一步提高雷達測速的穩定性。從而實現更高性能的系統優化。綜上所述，雙雷達測距系統具有比單雷達測速系統更精準的優越性。

雙雷達測速系統的天線采用的是陣列天線。這樣的天線具有很多優點，可以占據更小的空間，進一步減小數據的誤差。并且由于其設計的特性，讓這樣的設備能夠更好的滿足在惡劣環境中使用。由于其質量比較輕，也可以進一步減小數據誤差。通過接口對設備進行控制，更好的采集相關數據以及完善系統的優化。在一定條件下，雙雷達操作系統能夠更好地滿足車輛在高速行駛以及顛簸的情況下，對速度的采集。并且經過公式的計算。來獲取更加準確的信息，滿足未來在車輛行駛時，發生故障所需要的數據分析。因此，在未來，應當更加重視對雙雷達聯合測速系統的研究，這將是未來測速系統發展的趨勢。

4系統測速精度分析

4.1多普勒頻移量估計誤差

通過雙雷達測速系統和單雷達測速系統所采集信息進行比對。進一步獲取兩個不同的系統在測速時所產生的誤差。從而更精準的分析數據，探討存在差異的原因。

通過圖片以及公式，我們可以發現。多普勒頻率的數據存在誤差。是由于公式計算造成的。圖片所展現的是雙雷達聯合測速系統測算結果。通過數據的不斷比對以及對誤差的考量。進一步分析存在誤差的原因。當該數據誤差相同時，安裝位置不同的雷達系統所產生的誤差也不同。安裝位置比較高的雷達系統誤差會更加小。而在雙雷達聯合測速系統中，測速的誤差往往會與單雷達測速系統不同。因為雙雷達測速系統通過兩個雷達進行測速。讓雷達之間的傾斜角更小。穩定性更大，而波動更加平緩，從圖片可以看出，曲線是十分平緩的。這也是造成雙雷達測速系統與單雷達測速系統產生結果不同的原因。通過圖片展示，我們不難發現，當雷達測速系統在車輛速度不斷加快的時候，往往會存在誤差越來越大的趨勢，而雙雷達測速系統在列車高速運行時，誤差發展更加平緩，只有當速度更快的時候，才會產生更大的誤差。這也進一步證明了，雙雷達測速系統比單雷達測速系統更加精準，數據更加穩定。

4.2 雷達垂直高度偏差

單部雷達測速首先需要精準地測量雷達垂直高度。然而，實際上雷達天線的相位中心通常并不是天線的幾何中心，且列車在運行時會不可避免地產生顛簸振動，致使雷達垂直高度 H 隨之變化，從而導致極大的測量誤差。由于雙雷達聯合操作系統與單里達聯合測速系統不同雙雷達聯合測速系統，垂直高度差更小。因此，不需要進一步測量單部雷達的垂直高度。進一步的減少測量的誤差。當然，單雷達測速系統只有一個雷達進行測速，往往會因為垂直高度差距比較大而引起數據差異。造成數據的不準確。因此雙雷達測速系統通過數據比對能夠更加精準地反映出列車真實的行進速度。

總結：

通過對雙雷達測速系統與單雷達測速系統進行數據分析以及實際情況的模擬，我們不難看出，雙雷達測速系統在測量列車行進速度的時候，能夠比單雷達測速系統測速時更加穩定，數據更加精準。在未來，雙雷達測速系統必然是未來測速系統發展的趨勢，也是研究關注的焦點。也正因如此，我們在設計雙雷達聯合操作系統時，可以通過高性能的集成電路來實現系統的不斷優化。從而為未來雷達測試系統的高精度發展提供新的可能和更好的解決方案。

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