本发明专利技术提供了一种对运动物体进行测速的装置和方法。该装置主要包括：激光束处理模块，用于从不同的方向由运动物体向地面分别发射第一激光束和第二激光束，并接收从地面返回的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光；计算处理模块，用于计算所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光的多普勒频率之差，根据该多普勒频率之差获取所述运动物体的运动速度。利用本发明专利技术，可以对运动物体进行精确的测速，并且测量精度对运动物体的摇摆颠簸等情况不敏感。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学和电子应用领域，尤其涉及一种对运动物体进行测速的 装置和方法。
技术介绍
对运动物体进行测速是非常重要的，尤其对于运动的车辆，为了保证安 全行车，驾驶员需要及时获取车辆运行速度的准确信息。现有技术中的第 一种对运动车辆进行测速的方法为在车辆上安装测量 车轴的转速的仪表，并根据车轮直径将车轴的转速换算为速度值显示出来。 这种测速仪表的结构较简单。上述现有技术中的第 一种对运动车辆进行测速的方法的缺点为当车轮 与地面之间并不呈现理想的滚动摩擦状态时，比如在一些极端情况下，像车 轮空转、打滑、抱死等情况时，该方法获得的测量结果存在原理误差，显示 的速度值不准确。现有技术中的第二种对运动车辆进行测速的方法为利用GPS (Global Positioning System,全球定位系统)对运动车辆进行测速。GPS能在全球范 围内，在任意时刻、任意气象条件下，为用户提供连续不断的高精度的三维 位置、速度和时间信息。上述现有技术中的第二种对运动车辆进行测速的方法的缺点为GPS核 心技术并没有公开。该方法获得的测量结果精度不高，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GPS信号的盲区，导致该方法不能使用。现有技术中的第三种对运动车辆进行测速的方法为利用多普勒雷达对 运动车辆的车体直接进行速度测量。多普勒雷达测速的基本原理如图1所 示将雷达波束以一定倾角从运动车辆发射到地面，测量从地面向车辆返回 的散射回波的多普勒频移，根据下述公式1计算获得运动车辆的速度值。<formula>formula see original document page 7</formula>在上述公式1中，Vx为待测的运动车辆的速度，fd为散射回波的多普勒频 率，fo为光波的频率，C为光波的速度，a为雷达发射波束与运动车辆之间的 夹角。上述现有技术中的第三种对运动车辆进行测速的方法的缺点为当由于 路面情况的变化，车辆行驶发生颠簸摇摆时，对测速精度会产生较大影响。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种，从 而可以解决现有技术方案中由于车辆发生颠簸摇摆或地形复杂地段等原因， 导致测量精度不高的问题。本专利技术实施例的目的是通过以下技术方案实现的一种对运动物体进行测速的装置，包括激光束处理模块，用于从不同的方向由运动物体向地面分别发射第 一激 光束和第二激光束，并接收从地面返回的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光；计算处理模块，用于计算所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束 的散射回光的多普勒频率之差，根据该多普勒频率之差获取所述运动物体的运动速度。一种对运动物体进行测速的方法，包括从不同的方向由运动物体向地面分别发射第一激光束和第二激光束，接收从地面返回的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光；计算所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光的多普勒 频率之差，根据该多普勒频率之差获取所述运动物体的运动速度。由上述本专利技术实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例通过计算 第一激光束和第二激光束的散射回光的多普勒频率之差，根据该多普勒频率 之差获取运动物体的运动速度。从而可以对运动物体进行精确的测速，并且 测量精度对运动物体的颠簸摇摆等情况不敏感。附图说明图1为多普勒雷达测速的基本原理示意图；图2为本专利技术实施例所述对运动物体进行测速的装置的结构示意图； 图3为本专利技术实施例所述对运动物体进行测速的装置的一个具体应用实例 示意图；图4为本专利技术实施例所述对运动物体进行测速的装置中的计算处理模块的 结构示意图；图5为本专利技术实施例所述对运动物体进行测速的方法的一种处理流程图； 图6为本专利技术实施例所述车辆无摇摆也无上下运动，平稳运行的示意图； 图7为本专利技术实施例所述车辆摇摆，车身与地面呈倾角^运行的示意图； 图8为本专利技术实施例所述另一种对运动物体进行测速的装置的结构示意图。具体实施方式在本专利技术实施例中，从不同的方向从运动物体向地面分别发射第一激光 束和第二激光束，接收从地面返回的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光。计算所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散 射回光的多普勒频率之差，根据该多普勒频率之差获取所述运动物体的运动 速度。本专利技术实施例所述对运动物体进行测速的装置的结构示意图如图2所 示，包括如下模块激光束处理模块，用于从不同的方向由运动物体向地面分别发射第一激 光束和第二激光束，并接收从地面返回的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光。包括第一激光束模块、第二激光束模块和散射回 光处理模块。其中，所述的激光束处理模块中的第一激光束模块，与所述运动物体成 固定的第一倾角，向所述运动物体的头部方向的地面发射第一激光束，接收 从地面返回的所述第一激光束的散射回光并传输给散射回光处理模块；其中，所述的激光束处理模块中的第二激光束模块，与所述运动物体成 固定的第二倾角，向所述运动物体的尾部方向的地面发射第二激光束，接收 从地面返回的所述第二激光束的散射回光并传输给散射回光处理模块，所述 第二倾角和所述第一倾角相同，第二激光束的功率与所述第一激光束的功率 相同；其中，所述的激光束处理模块中的散射回光处理模块，用于对所述第一 激光束模块传输过来的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束模块传 输过来的所述第二激光束的散射回光进行汇合、混频处理。包括汇合处理 模块和混频处理模块。其中，所述的散射回光处理模块中的汇合处理模块，用于将接收到的所 述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光进行汇合处理，并将汇合后的光信号传输给混频处理模块；其中，所述的散射回光处理模块中的混频处理模块，用于将所述汇合处 理模块传输过来的光信号进行混频处理，转换为电信号并传输给计算处理模 块。计算处理模块，用于计算所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束 的散射回光的多普勒频率之差，根据该多普勒频率之差获取所述运动物体的 运动速度。包括放大滤波模块、A/D转换模块、信号存储模块和速度计算 模块。其中，所述的计算处理模块中的放大滤波模块，用于对光电探测器输出 的电信号进行过滤，获取其中包含的多普勒频率信号，并对该多普勒频率信 号进行放大，传输给A/D转换模块；其中，所述的计算处理模块中的A/D转换模块，用于将接收到的多普勒 频率信号进行模数转换，获得数字化的信号，并传输给信号存储模块；其中，所述的计算处理模块中的信号存储模块，用于将接收到的数字信 号进行存储，当存储的数字信号的数量达到了预定的阀值，向速度计算模块 发送速度计算信号；其中，所述的计算处理模块中的速度计算模块，用于在接收到速度计算 信号后，对信号存储模块中存储的数字信号进行频谱分析处理，获取所述第 一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光的多普勒频率之差，根据 该多普勒频率之差获取所述运动物体的运动速度。上述装置中的激光束处理模块可以采用全光纤的结构。上述装置可以设 置于运动物体(比如车辆)上，实现运动物体的自测速。本专利技术实施例所述对运动物体进行测速的装置的一个具体应用实例如图 3所示，该装置置于车辆底部，由于该装置距离地面较近，因此，装置对激光发射模块输出功率要求不高，该装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种对运动物体进行测速的装置，其特征在于，包括： 激光束处理模块，用于从不同的方向由运动物体向地面分别发射第一激光束和第二激光束，并接收从地面返回的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光； 计算处理模块，用于计算所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光的多普勒频率之差，根据该多普勒频率之差获取所述运动物体的运动速度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张春熹，欧攀，王纪强，马宗峰，冯迪，胡妹玲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。