基于DSP的实时互相关测速系统设计与实现

2011-11-24 09:14:46来源: 电子产品世界

    以往,速度测量系统普遍采用单片机转速传感器相结合的结构,其稳定性和快速响应性较差。针对这一缺点[1],本系统利用信息相关理论结合电子技术来设计和开发测速装置,可实现对任何运动物体速度的非接触式测量,具有测量精度高、装置电路简单、成本低以及智能化等特点,因此可在汽车测速、产品检测线测速和管道流量检测等许多领域内得到广泛应用[2]。
1 测速原理      应用信息相关理论来测量物体运动速度的基本原理是:物体运动过程中,物体同一位置上的信息在不同时间依然保持相同的特性。通过在某时间内,利用对固定位置上的两个信息采集点进行连续采集,所采集到的两组信号具有相关特性[3]。对两组信号进行相关运算,即可找出两组采集信号的时间间隔,从而计算出该物体运动速度[4]。沿车辆运动速度方向,在车辆底部相隔一定距离安装两个传感器Y1和Y2, 如图1所示。通过Y1、Y2获得车辆运动相对地面表面的特征信号Y1(t)和Y2(t),如图2所示。

 

在上游传感器Y1和下游传感器Y2之间距离比较小的情况下(一般小于30 cm),可以近似认为车辆在D距离区间内匀速行驶。互相关信号Y1(t)和Y2(t)之间仅仅是一个运动车辆同样的一点,通过上游传感器Y1和通过下游传感器Y2的时间延时δ(t),称为“渡越时间”。通过互相关算法即可求得渡越时间δ(t),从而获得目标车辆运动速度:
 


4 实验测量结果
    在实验测试中,以电机转盘线速度为标准速度值,利用该系统来实测电机转盘线速度的显示数据值和标准速度值对比,记录测试实验结果,如表1所示。


    对实验结果的分析表明,该系统测量的最大相对误差为0.9%,小于1%。通过长时间对该系统的测试显示,其工作稳定性强,可靠性高。
    本文探讨了利用信息相关理论,结合嵌入式DSP系统来设计和开发了车辆实时互相关测速系统。利用测速装置实测电机转盘线速度的实验结果表明,本文提出的测速系统测速可达190 km/h,所提出的方案和具体实现方法是可行的,它能实现对任何运动物体线速度的非接触式测量速度,其系统具有装置电路简单、成本低廉和智能化等优点。

参考文献
[1] CUI L.Implementation for the high precise measurement of  vehicle speed based on single-chip microcomputer[J]. Computer Applications,2006,26(6):321-322.
[2] CHEN M,HE J H,CHEN L Y.Comprehensive error analysis of the velocity-meter based on  cross-correlation[J].Acta photonica sinica,2007,36(10):1914-1919.
[3] CAI S C,SHI W K,BI H R.Experimental setup on the cross correlation method for  velocity measurement on virtual instrument technology[J].Research and Exploration in Laboratory,2006,25(10):1197-1199.
[4] ZHOU Y,WEI P.A real-time image correlating speedometer based on FPGA parallel processing[J].Optical technique,2006,32(1):108-110.
[5] SHAO H Z,LIN J R,XU Y L,et al.A high quality laser system of detecting velocity[J]. Journal of Instrument,2004,25(8):257-258.
[6] 朱玉龙,梁俊睿,毕浩然,等.相关测速综合实验的设计与开发[J].实验室研究与探索,2007,26(11):17-18.
[7] 吴伟亮,陈汉平,吴志锋.提高相关测速中亚时间采样间隔精度的数学处理方法[J].计算机仿真,2002,19(2):93-96.
[8] 阚哲,邵富群.基于静电传感器相关测速精度探讨[J].化工自动化及仪表,2010,37(3):69-72.

关键字:DSP

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/1124/article_8915.html
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