[发明专利]一种加速度辅助机车雷达测速滤波方法

说明书

本发明涉及一种加速度辅助机车雷达测速滤波方法，其包括如下步骤：步骤S1、根据测速精度和测速实时性要求，选定滤波长度N；步骤S2、利用第N时刻以及之前的N‑1个时刻，共计N个时刻的雷达初始测量速度和加速度测量值计算得到N个速度估计值；步骤S3、对步骤S2得到的N个速度估计值进行均值滤波处理。本发明利用雷达初始测量速度和加速度计测量值得到多个估计速度，并对估计速度进行均值滤波得到最终的速度输出值，达到了减小雷达测速误差、提高测速精度的目的，本发明适用于减小非理想因素引起的雷达测速误差和提高雷达测速精度。

技术领域

本发明属于机车测速系统技术领域，特别涉及一种加速度辅助机车测速雷达提高测速精度的方法。

背景技术

基于多普勒频移效应的雷达测速系统被广泛应用于地铁、火车等机车测速，其测量速度主要受测距精度、多普勒测量精度和雷达垂直高度变化的影响而存在误差。测距精度和多普勒测量精度主要由固有量化误差和系统温度漂移、噪声误差、频率源不稳定等引起，雷达垂直高度变化主要由机车颠簸引起。

为提高雷达测速精度，现有的大多数方法仅能减少单一误差因素的影响，例如双天线雷达测速仪，其通过安装两部载频不同的雷达，根据两部雷达固定的波束指向角度差，抵消因机车颠簸引起的测速误差。但两部雷达增加了测速系统成本，且该方法仅能减小机车颠簸引起的测速误差；或利用同步校频和互备双锁相环提高频率源稳定度，以达到减小测速误差的目的，该方法同样仅能减小因频率源不稳定而产生的误差；或通过对回波频谱加汉宁窗处理，以减弱频谱泄露，减小雷达测距误差，但窗函数参数影响测速精度。

发明内容

本发明借助加速度计辅助雷达测量机车速度，提供了一种加速度辅助机车雷达测速滤波方法，利用加速度信息和雷达初始测量速度实现测量速度的均值滤波，以减少雷达测距精度、多普勒测量精度和雷达垂直高度变化等的影响，从而达到减小测速误差的目的。

为实现上述目的，本发明提供一种加速度辅助机车雷达测速滤波方法，所述机车底部设置有雷达和加速度计，其包含如下步骤：

步骤S1、根据测速精度和测速实时性要求，选定滤波长度N；

步骤S2、利用第N时刻以及之前的N-1个时刻，共计N个时刻的雷达初始测量速度和加速度测量值计算得到N个速度估计值；

步骤S3、对步骤S2得到的N个速度估计值进行均值滤波处理。

优选地，所述步骤S2包括：记第N时刻以及之前的N-1个时刻，共N个时刻的雷达初始速度测量值依次为V₁,V₂…V_N-1,V_N，加速度计测量的加速度值依次为a₁,a₂…a_N-1,a_N。对加速度关于时间累加可以得到N个时刻的速度估计值

其中，△t表示相邻两个时刻的差值。

优选地，所述步骤S3中，均值滤波处理得到滤波后的速度V′_N为：

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种加速度辅助机车雷达测速滤波方法，具有如下有益效果：利用加速度计辅助机车测速雷达提高测速精度，通过对辅助加速度计的测量值进行积分并结合雷达初始测量速度，得到多个速度估计值，最后对速度估计值进行均值滤波，从而得到更为准确的测量速度。本发明能够改善测距精度、多普勒测量精度和雷达垂直高度变化等因素对雷达测速精度的影响，适用于减小雷达测速误差、提高雷达测速精度。

附图说明

图1为本发明的加速度辅助机车雷达测速滤波方法的实施流程图；

图2为本发明中的雷达测速示意图；

图3为本发明中的雷达测速几何图；