单片机
数据处理核 心（进行数 据处理运算）
列车监控系 统
环节选型
1.雷达微波部分：选用NJR4211的微波模块，发射频率为24.15GHz，输 出功率为4mW。 2.信号处理电路：放大滤波
3.A/D转换Leabharlann 路：选择ADI公司的AD644。可输出带宽250MHz。
4.单片机：选择AT89C51，与光电转速传感器频率输出接口兼容。
多传感器融合测速方法
列车定位过程
1.当遇到信标时，系统先检查信标的位置坐标是否在当前计算 的列车位置误差范围之内。 2.系统根据上一个信标的位置，不断计算从上一个信标开始的 位移和位置误差，并以此来计算列车当前位置(包括列车前端 和后端的位置误差)。
列车打滑实验的传感器速度曲线
无线传输
数据的传输流程
LM134
光电式转速传感器的调理电路
光电式转速传感器的调理电路
整形电路设计的是一种滞回电压比较器，它具有惯性，起到抗干扰的 作用。从而向输入端输入的滞回比较器。在整形电路的输入端接一个 电容C5（103），起到的作用是阻止其他信号的干扰，并且将放大的 信号进行滤波，解耦。 形后的信号基本上为±5V的电平的脉冲信号，在脉冲计数时，常用的 是+5V的脉冲信号。如果直接采用-5V的脉冲计数，会增加电路的复 杂性，故一般不直接使用，而是先进行二次整形。
快捷方便、
GPRS/G 实验室， 本、异地 单片机采 SM无线 手持设备 等终端(读， 集数据 实时 网络 存数据)
数据采集
无线传输
DTP_S05C DTP_S05Ci传输模块
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 针对GPRS数据业务, 嵌入了TCP/IP协议栈 标准RS-232串口，简单的AT+i指令操作 SerialNet透明模式，简化了二次开发过程 支持域名解析，可以不用固定IP 提供单片机和计算机编程源代码 频段为双频900MHz和1800MHz 最大发射功率：2W 工作温度：-25 — +60℃ 工业标准设计，能工作于各种恶劣环境 天线接口 50Ω /SMA（阴头） 直流5~12V供电，电流待机40mA，发射时300mA 铝合金外壳体积为：53×97×27mm
选型
各种检测方式与比较
未来的发展方向： 综合化； 采用智能化、数 字化的处理方法； 各种方法如何提 升测量精度；整 合化系统。
传感器的安装方式
光电转速传感器 此检测装臵根据实际安装情 况位臵进行安装。如右图，将信号 盘固定在车轮转轴上，光电转速传 感器正对着信号盘。
雷达
如图
光电式转速传感器
问题
1.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。 2.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 3.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。
各种检测方式与比较
各种检测方式与比较
GPS 不足： ①当线路平行股道十分接近 或有多个列车进出站时, 难以 识别列车占用的是哪一股道; ②在地形复杂地段, 例如在山 区和隧道内, 由于无线电波传 播特性的影响会产生信号盲 区。
各种检测方式与比较
测速电机 从应用情况看, 测速电机方式虽 然比较简单, 但在低速时感生电动 势较低, 造成测量精度降低, 车速低 于一定值时甚至不能推动测速单元 工作, 并且系统可靠性较差。
列车测速测距系统
小组分工
word版研究报告制作
雷达部分； 光电转速传感器 传感器的选型 修正系统 的系统设计 供电,传输方式， 组员： PPT制作
摘要
随着铁路大提速，列车运行速 度越来越快，传统的测速方法 存在一些不足之处。为此本文 提出了一种适合列车运行中实 时监测的多传感器融合的测速 测距系统。论文重点研究了多 传感器的优劣以及信息融合在 城市轨道交通列车测速定位的 应用。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， 并且有效地防止空转等故障现 象的发生。
修正部分
一.定位技术背景 1) 脉冲转速传感器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) 多普勒雷达依靠雷达向地面发射信号，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。
SZGB-3型传感器主要性能介绍如下：


(2)输出信号幅值：50r/min时30mV
(3)测速范围:50---5000r/min (4)使用时间:可连续使用,使用中勿需加润滑油 5)工作环境:温度-10～40℃,相对湿度≤85%无腐蚀性气体
光电式转速传感器的调理电路
因为SZGB-3型传感器 50r/min时30mV，单片 机输入电压0~5伏左右， 调理电路放大倍数在100 倍左右。 采用两级放大电路，每一 级都采用反响比例运算电 路如图4.4.设计的电压放 大倍数为100倍。其中第 一级放大倍数为10，第 二级放大倍数为10.放大 后电压变化范围为0～ 4.8V。
各种检测方式与比较
光电式转速传感器 由于车轴的转动直接反映列车的 运动, 因此可以利用车轴转动信息 获得列车的运行速度,所以我们可以 采用光电式转速传感器。不足：由 于利用轮轴旋转信息进行测速测距, 不可避免地受到车轮走行状态的影 响。
各种检测方式与比较
航位推算系统 受到传感器本身温漂、敏感度等 的影响，航位推算系统在短时间内 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。所以单独使用航位推算系统是 不可行的。
软件设计
主程序流程图 子程序流程图 定时计数子程序流程图
动态显示仿真
雷达测速原理及安装
测速公式: 雷达测速频段:3MHZ~300MHZ fo为发射波段，选用24.15GHZ
喇叭天线
为了使机车测速的探测距离达到5~10米，需要外加喇叭天线。
雷达部分系统框图
雷达微波 部分 信号调 理电路 A/D转换
仿真
程序模块设计
软件部分由数据处理程序、按键程序设计、中断服务子程序、 LED显示程序等几个部分组成。 数据处理完成对各种测量数据的处理，如各种数据的计算、数 据格式的转换等。 按键程序包括按键防抖动处理、判键及修改项目等。定时器1完 成定时功能，定时2Oms，并每隔20ms进行一次显示，每隔1秒读一 次计数结果。单片机对在1秒内计数的值进行处理，转换成每分钟的 速度送显存以便显示。
光电式传感器是将被测量的变化转换成光信号的变化，再通过 光电器件把光信号的变化转换成电信号的一种传感器。传感器的输出 信号易于数字化处理，满足列车运行控制系统智能化、小型化的发展 趋势。另外，它具有频谱宽、不易受电磁干扰的影响、非接触式测量、 响应快、可靠性高等优点。
光电式转速传感器
选用的传感器型号为SZGB-3
光电式转速传感器
SZGB-3, 20电源电压为12V DC SZGB-3型传感器主要性能介绍如下： 1)供单向计数器使用，测量转速和线速度.


2)采用密封结构性能稳定.
3）光源用红外发光管，功耗小，寿命长. 4) SZGB-3, 20电源电压为12V DC SZGB-3.型光电转速传感器，使用时通过连轴节与被测转轴连接，当转 轴旋转时，将转角位移转换成电脉冲信号，供二次仪表计数使用。 (1)输出脉冲数：60脉冲（每一转）
各种检测方式与比较
雷达测速 雷达测速是一种直接测量速 度的方法，可以直接得到列车 实际的运行速度，不需要通过 车轮转动的信息来间接测量。 在机车上安装雷达, 始终向轨面 发射电磁波, 由于机车和轨面之 间有相对运动, 根据多普勒频移 效应原理, 在发射波和反射波之 间产生频差,通过测量频差可以 计算出机车的运行速度, 并累积 求出走行距离。有效地防止空 转、滑行外, 也推动了定位停车 装臵的开发。不足：由于信号 传输波段有时会受到干扰。
电源
我们的电源方案设计
可调输出三端稳压器
单片机与 微波模块
直接供电
型号：24V6AH （铅酸免维护蓄电池）
谢
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