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便携式多普勒速度跟踪仪的研究与实现

陈明方  
【摘要】:速度跟踪与检测技术是运动控制的一个重要环节,近年来控制理论研究日趋成熟,速度跟踪与检测技术也取得了长足的进步。应用成熟的古典控制理论或尚处于完善阶段的现代控制理论,研究开发出经济、实用、性能优越的新一代速度跟踪系统,已经成为速度检测领域内的一种趋势。课题所研究开发的测速系统算法可靠、滤波精度高、反应快速、自我调节与适应能力强、经济实用、携带方便。 模拟滤波器经济性好,而且可以快速滤掉非检测范围内运动目标的干扰、直流干扰及本振干扰等干扰信号。利用这一特点,设计了性价比优越的切比雪夫有源低通滤波器和双二次型椭圆函数有源高通滤波器,并制作了印刷电路板。通过对滤波电路的仿真和实验分析,可以达到预期的滤波目的。 USB串口通讯的主要优点是快速、灵活、简洁。利用这一特点并结合数据采集的相关函数,实现了滤波后的数据采集。实验表明,可以准确的采集到输入信号的频率,为快速、准确、有效地提取多普勒频率提供了可靠的保证。 数字滤波可以快速滤掉和有用信号的频率相重叠或者接近部分的干扰信号。为了保证响应的快速性,论文选择了算法处理速度较快的VC++6.0软件开发平台。对利用数字滤波进行信号处理提出了两种可行方案。其一是经典频谱分析理论,该方法快速可靠,但缺乏灵活性;其二是基于最小二乘的自适应滤波理论,该方法自我调节能力强,适用范围广泛,但算法周期较长。应用中视具体被检测对象而定。实验表明:经典频谱分析方法滤波效果好,速度快,自适应滤波适应性更强。 课题所开发的测速系统,经济实用、体积小巧、携带方便。其中关键的信号处理部分以软件为主、与硬件相结合。既确保了系统响应的快速性,又通过灵活选择算法,确保了快速性与适应性兼备。自适应滤波算法虽然运算周期较直接频谱分析算法略长,但它强大的适应性又让人难以割舍,为系统的进一步研究、开发指明了方向。


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