基于DSP的實(shí)時(shí)互相關(guān)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2017-10-27 |
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資料介紹
根據(jù)相關(guān)測(cè)速原理,利用相關(guān)差值法的信號(hào)處理方法,設(shè)計(jì)一種基于DSP的非接觸式智能實(shí)時(shí)測(cè)速系統(tǒng)。系統(tǒng)采用模擬電路對(duì)紅外傳感器采集的模擬信號(hào)進(jìn)行處理,利用DSP強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)數(shù)字化采集、運(yùn)算處理和結(jié)果顯示等功能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)測(cè)量誤差較小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性高,抗干擾性強(qiáng),測(cè)速范圍較寬。
以往,速度測(cè)量系統(tǒng)普遍采用單片機(jī)和轉(zhuǎn)速傳感器相結(jié)合的結(jié)構(gòu),其穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性較差。針對(duì)這一缺點(diǎn)[1],本系統(tǒng)利用信息相關(guān)理論結(jié)合電子技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)測(cè)速裝置,可實(shí)現(xiàn)對(duì)任何運(yùn)動(dòng)物體速度的非接觸式測(cè)量,具有測(cè)量精度高、裝置電路簡(jiǎn)單、成本低以及智能化等特點(diǎn),因此可在汽車(chē)測(cè)速、產(chǎn)品檢測(cè)線測(cè)速和管道流量檢測(cè)等許多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[2]。
1 測(cè)速原理
應(yīng)用信息相關(guān)理論來(lái)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)速度的基本原理是:物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,物體同一位置上的信息在不同時(shí)間依然保持相同的特性。通過(guò)在某時(shí)間內(nèi),利用對(duì)固定位置上的兩個(gè)信息采集點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)采集,所采集到的兩組信號(hào)具有相關(guān)特性[3]。對(duì)兩組信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,即可找出兩組采集信號(hào)的時(shí)間間隔,從而計(jì)算出該物體運(yùn)動(dòng)速度[4]。沿車(chē)輛運(yùn)動(dòng)速度方向,在車(chē)輛底部相隔一定距離安裝兩個(gè)傳感器Y1和Y2, 如圖1所示。通過(guò)Y1、Y2獲得車(chē)輛運(yùn)動(dòng)相對(duì)地面表面的特征信號(hào)Y1(t)和Y2(t),如圖2所示。
在上游傳感器Y1和下游傳感器Y2之間距離比較小的情況下(一般小于30 cm),可以近似認(rèn)為車(chē)輛在D距離區(qū)間內(nèi)勻速行駛。互相關(guān)信號(hào)Y1(t)和Y2(t)之間僅僅是一個(gè)運(yùn)動(dòng)車(chē)輛同樣的一點(diǎn),通過(guò)上游傳感器Y1和通過(guò)下游傳感器Y2的時(shí)間延時(shí)δ(t),稱(chēng)為“渡越時(shí)間”。通過(guò)互相關(guān)算法即可求得渡越時(shí)間δ(t),從而獲得目標(biāo)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)速度:
以往,速度測(cè)量系統(tǒng)普遍采用單片機(jī)和轉(zhuǎn)速傳感器相結(jié)合的結(jié)構(gòu),其穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性較差。針對(duì)這一缺點(diǎn)[1],本系統(tǒng)利用信息相關(guān)理論結(jié)合電子技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)測(cè)速裝置,可實(shí)現(xiàn)對(duì)任何運(yùn)動(dòng)物體速度的非接觸式測(cè)量,具有測(cè)量精度高、裝置電路簡(jiǎn)單、成本低以及智能化等特點(diǎn),因此可在汽車(chē)測(cè)速、產(chǎn)品檢測(cè)線測(cè)速和管道流量檢測(cè)等許多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[2]。
1 測(cè)速原理
應(yīng)用信息相關(guān)理論來(lái)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)速度的基本原理是:物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,物體同一位置上的信息在不同時(shí)間依然保持相同的特性。通過(guò)在某時(shí)間內(nèi),利用對(duì)固定位置上的兩個(gè)信息采集點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)采集,所采集到的兩組信號(hào)具有相關(guān)特性[3]。對(duì)兩組信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,即可找出兩組采集信號(hào)的時(shí)間間隔,從而計(jì)算出該物體運(yùn)動(dòng)速度[4]。沿車(chē)輛運(yùn)動(dòng)速度方向,在車(chē)輛底部相隔一定距離安裝兩個(gè)傳感器Y1和Y2, 如圖1所示。通過(guò)Y1、Y2獲得車(chē)輛運(yùn)動(dòng)相對(duì)地面表面的特征信號(hào)Y1(t)和Y2(t),如圖2所示。
在上游傳感器Y1和下游傳感器Y2之間距離比較小的情況下(一般小于30 cm),可以近似認(rèn)為車(chē)輛在D距離區(qū)間內(nèi)勻速行駛。互相關(guān)信號(hào)Y1(t)和Y2(t)之間僅僅是一個(gè)運(yùn)動(dòng)車(chē)輛同樣的一點(diǎn),通過(guò)上游傳感器Y1和通過(guò)下游傳感器Y2的時(shí)間延時(shí)δ(t),稱(chēng)為“渡越時(shí)間”。通過(guò)互相關(guān)算法即可求得渡越時(shí)間δ(t),從而獲得目標(biāo)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)速度:
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