基于多普勒的车辆测速仪.pdf

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1、基于多普勒的车辆测速仪周博，马戎，李岁劳，齐龙妹(西北工业大学自动化学院，陕西西安710129)SpeedometerofVehicleBasedonDopplerZHOUBo，MARong，LISui—lao，QILong—mei(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)摘要：将船舰测速经验应用于陆地车辆中，利用测速仪属于非接触测量，有受环境影响小、精度高等多普勒效应和超声波传感器，设计了一种基于多普特点，将舰船的多普勒应用经验，拓展到陆地车辆测勒效应的车辆超声测

2、速系统。以TMS32OF28035速技术中，将给车辆测速提供一种新思路。为主控制器，搭建相应的硬件电路及应用软件，研制1工作原理出了样机，并用跑车实验验证了设计方案的可行性。关键词：多普勒；超声波；测速仪多普勒效应是指当机械波的发射源与接收点间中图分类号：TP368沿两者连线方向存在相对速度时，接收到的频率与文献标识码：A发射频率并不相同，存在频率偏移，这一频率差称之文章编号：100l一2257(2014)02—0070—03为多普勒频移[3]。根据发射频率与接收频率的频率Abstract：Thisarticleaimstoapplytheexperi—差推算出载体的运

3、动速度。enceofmeasuringshipspeedtolandvehicles．U—在车辆运动中，由于车辆存在速度，发射源和接singtheeffectofDopplerandultrasonicsensors，收源会产生多普勒频移。designthevehiclesystemofmeasuringspeedbasedontheeffectofDoppler．Usingthemaincontroller2系统硬件设计ofTMS320F28035，todesignappropriatehardware多普勒测速仪的硬件系统包括电源模块、超声circuitsandso

4、ftwarecode，todevelopaprototype波发射模块、回波信号接收模块、通信模块和主控制andverifythefeasibilityofthisdesignbymaking器模块等，系统结构如图1所示。anexperimentusecar．Keywords：Doppler；ultrasonic；speedometer0引言速度是导航系统的重要工作参数，所以设法提高测速精度显得尤为重要。目前车辆测速方式有多种，如接触式测量有机械式、光电式和磁电式等，非接触式有雷达测速、GPS定位测速等。车轮周长受温度、充气压力及磨损等因素影响，制约其测速精图1系统结构

5、度；车轮受地面环境影响大，车辆跳动、打滑等都会主控器选择TI公司TMS32OF28O35芯片，主带来误差[1]。因此，要提高车载导航的精度，必须寻频最高可达60MHz，12位AD，采样率最高4．6求新的速度测量方法。多普勒测速技术一直都是船MHz，内部集成了64KB×16Flash、10KB×舶导航设备中关键的设备之一[2]，由于车辆多普勒16RAM、SCI模块、SPI总线、3个CPU定时器和收稿日期：2013—09—16IC总线等。电源部分采用TI公司开关电源芯片·7O·《机械与电子}2014(2)TPS5410为系统提供5V和12V电源L4]。下面详由于多普勒效应回

6、波信号，≥40kHz，所以参细介绍发射电路和接收电路。数选择如下：A—R2／R一10，R一1kQ，R2—102．1发射电路kft，C1—10nF。超声波探头选择基于压电效应的传感器_5]，使+3．3VA用DSP普通I／0发送40kHz脉冲，选择MOSFET驱动芯片IR2110驱动MOSFET开关管IRF54ON。IR2110驱动芯片具有独立的高端和低端输入通道，悬浮电源采用自举电路，逻辑电源电压可方便与TTL、CMOS电平相匹配，工作频率可高达500kHz。发射电路如图2所示，在发射电路中，自举元器件C和D1的参数选择很重要，决定了电路自举能否正常工作，下面计算自举元器

7、件的参数。图3接收电路根据实验，在室外环境下，以公路为反射面，两级放大倍数选择100倍时，回波信号强，信噪比高。可以根据不同的反射面，适当调节放大倍数，使主控制器接收到高信噪比的回波信号。3系统软件设计多普勒测速仪系统软件主要完成发送超声波脉冲信号、接收回波信号并且转换、采集温度数据补偿声波速度、实时与上位机通信等。由于路况或者车图2发射电路辆颠簸原因，回波信号会出现短时接收不到，所以为自举电容的C与IR2110的静态电流、工作频了软件的稳健性，在软件实现时考虑抗干扰能力。率、逻辑电源大小及所驱动MOSFET开关管的栅主程序流程如图4所示