專利名稱：對運動物體進行測速的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學和電子應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種對運動物體進行測速的 裝置和方法。
背景技術(shù)：
對運動物體進行測速是非常重要的，尤其對于運動的車輛，為了保證安 全行車，駕駛員需要及時獲取車輛運行速度的準確信息。現(xiàn)有技術(shù)中的第 一種對運動車輛進行測速的方法為在車輛上安裝測量 車軸的轉(zhuǎn)速的儀表，并根據(jù)車輪直徑將車軸的轉(zhuǎn)速換算為速度值顯示出來。 這種測速儀表的結(jié)構(gòu)較簡單。上述現(xiàn)有技術(shù)中的第 一種對運動車輛進行測速的方法的缺點為當車輪 與地面之間并不呈現(xiàn)理想的滾動摩擦狀態(tài)時，比如在一些極端情況下，像車 輪空轉(zhuǎn)、打滑、抱死等情況時，該方法獲得的測量結(jié)果存在原理誤差，顯示 的速度值不準確。現(xiàn)有技術(shù)中的第二種對運動車輛進行測速的方法為利用GPS (Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))對運動車輛進行測速。GPS能在全球范 圍內(nèi)，在任意時刻、任意氣象條件下，為用戶提供連續(xù)不斷的高精度的三維 位置、速度和時間信息。上述現(xiàn)有技術(shù)中的第二種對運動車輛進行測速的方法的缺點為GPS核 心技術(shù)并沒有公開。該方法獲得的測量結(jié)果精度不高，在地形復(fù)雜地段，例如在山區(qū)和隧道內(nèi)，由于無線電波傳播特性的影響會產(chǎn)生GPS信號的盲區(qū)，導(dǎo)致該方法不能使用?，F(xiàn)有技術(shù)中的第三種對運動車輛進行測速的方法為利用多普勒雷達對 運動車輛的車體直接進行速度測量。多普勒雷達測速的基本原理如圖1所 示將雷達波束以一定傾角從運動車輛發(fā)射到地面，測量從地面向車輛返回 的散射回波的多普勒頻移，根據(jù)下述公式1計算獲得運動車輛的速度值。<formula>formula see original document page 7</formula>在上述公式1中，Vx為待測的運動車輛的速度，fd為散射回波的多普勒頻 率，fo為光波的頻率，C為光波的速度，a為雷達發(fā)射波束與運動車輛之間的 夾角。上述現(xiàn)有技術(shù)中的第三種對運動車輛進行測速的方法的缺點為當由于 路面情況的變化，車輛行駛發(fā)生顛簸搖擺時，對測速精度會產(chǎn)生較大影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實施例的目的是提供一種對運動物體進行測速的裝置和方法，從 而可以解決現(xiàn)有技術(shù)方案中由于車輛發(fā)生顛簸搖擺或地形復(fù)雜地段等原因， 導(dǎo)致測量精度不高的問題。本發(fā)明實施例的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種對運動物體進行測速的裝置，包括激光束處理模塊，用于從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第 一激 光束和第二激光束，并接收從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；計算處理模塊，用于計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頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動速度。一種對運動物體進行測速的方法，包括從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第一激光束和第二激光束，接收從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；計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 頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動速度。由上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過計算 第一激光束和第二激光束的散射回光的多普勒頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率 之差獲取運動物體的運動速度。從而可以對運動物體進行精確的測速，并且 測量精度對運動物體的顛簸搖擺等情況不敏感。


圖1為多普勒雷達測速的基本原理示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所述對運動物體進行測速的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例所述對運動物體進行測速的裝置的一個具體應(yīng)用實例 示意圖；圖4為本發(fā)明實施例所述對運動物體進行測速的裝置中的計算處理模塊的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例所述對運動物體進行測速的方法的一種處理流程圖； 圖6為本發(fā)明實施例所述車輛無搖擺也無上下運動，平穩(wěn)運行的示意圖； 圖7為本發(fā)明實施例所述車輛搖擺，車身與地面呈傾角^運行的示意圖； 圖8為本發(fā)明實施例所述另一種對運動物體進行測速的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
在本發(fā)明實施例中，從不同的方向從運動物體向地面分別發(fā)射第一激光 束和第二激光束，接收從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。計算所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散 射回光的多普勒頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動 速度。本發(fā)明實施例所述對運動物體進行測速的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所 示，包括如下模塊激光束處理模塊，用于從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第一激 光束和第二激光束，并接收從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。包括第一激光束模塊、第二激光束模塊和散射回 光處理模塊。其中，所述的激光束處理模塊中的第一激光束模塊，與所述運動物體成 固定的第一傾角，向所述運動物體的頭部方向的地面發(fā)射第一激光束，接收 從地面返回的所述第一激光束的散射回光并傳輸給散射回光處理模塊；其中，所述的激光束處理模塊中的第二激光束模塊，與所述運動物體成 固定的第二傾角，向所述運動物體的尾部方向的地面發(fā)射第二激光束，接收 從地面返回的所述第二激光束的散射回光并傳輸給散射回光處理模塊，所述 第二傾角和所述第一傾角相同，第二激光束的功率與所述第一激光束的功率 相同；其中，所述的激光束處理模塊中的散射回光處理模塊，用于對所述第一 激光束模塊傳輸過來的所述第一激光束的散射回光和所述第二激光束模塊傳 輸過來的所述第二激光束的散射回光進行匯合、混頻處理。包括匯合處理 模塊和混頻處理模塊。其中，所述的散射回光處理模塊中的匯合處理模塊，用于將接收到的所 述第一激光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光進行匯合處理，并將匯合后的光信號傳輸給混頻處理模塊；其中，所述的散射回光處理模塊中的混頻處理模塊，用于將所述匯合處 理模塊傳輸過來的光信號進行混頻處理，轉(zhuǎn)換為電信號并傳輸給計算處理模 塊。計算處理模塊，用于計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頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的 運動速度。包括放大濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號存儲模塊和速度計算 模塊。其中，所述的計算處理模塊中的放大濾波模塊，用于對光電探測器輸出 的電信號進行過濾，獲取其中包含的多普勒頻率信號，并對該多普勒頻率信 號進行放大，傳輸給A/D轉(zhuǎn)換模塊；其中，所述的計算處理模塊中的A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將接收到的多普勒 頻率信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得數(shù)字化的信號，并傳輸給信號存儲模塊；其中，所述的計算處理模塊中的信號存儲模塊，用于將接收到的數(shù)字信 號進行存儲，當存儲的數(shù)字信號的數(shù)量達到了預(yù)定的閥值，向速度計算模塊 發(fā)送速度計算信號；其中，所述的計算處理模塊中的速度計算模塊，用于在接收到速度計算 信號后，對信號存儲模塊中存儲的數(shù)字信號進行頻譜分析處理，獲取所述第 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頻率之差，根據(jù) 該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動速度。上述裝置中的激光束處理模塊可以采用全光纖的結(jié)構(gòu)。上述裝置可以設(shè) 置于運動物體(比如車輛)上，實現(xiàn)運動物體的自測速。本發(fā)明實施例所述對運動物體進行測速的裝置的一個具體應(yīng)用實例如圖 3所示，該裝置置于車輛底部，由于該裝置距離地面較近，因此，裝置對激光發(fā)射模塊輸出功率要求不高，該裝置中的激光束的發(fā)射天線和接收天線均采用光纖準直器來實現(xiàn)。該裝置進行測速的具體處理過程如下激光發(fā)射模塊采用波長為1550nm的窄線寬激光器，激光發(fā)射模塊發(fā)出 的激光束傳輸?shù)椒止獗葹?0: 50的光纖耦合器的輸入端。該光纖耦合器將激 光束分成兩個等功率的激光束，并分別傳輸?shù)焦饫w環(huán)行器1的A端口和光纖環(huán) 行器2的A端口 ，光纖環(huán)行器1從B端口將接收到的激光束輸出到光纖準直器1 的輸入端，光纖環(huán)行器2從B端口將接收到的激光束輸出到光纖準直器2的輸 入端。光纖準直器1與車體成固定傾角60。，向車頭方向的地面發(fā)射接收到 的激光束，光纖準直器2也與車體成相同傾角60。，向車尾方向的地面發(fā)射 接收到的激光束。光纖準直器1和光纖準直器2發(fā)射的激光束的散射回光分別返回到光纖準 直器1和光纖準直器2，再分別傳輸?shù)焦饫w環(huán)行器1的B端口和光纖環(huán)行器2的B 端口 ，并分別從光纖環(huán)行器1的C端口和光纖環(huán)行器2的C端口輸出到光纖耦合 器2的兩個輸入端。光纖耦合器2將接收到的兩束散射回光匯合，然后輸出到 光電探測器。光電探測器將接收到的散射回光進行混頻處理后，輸出包括直 流信號、低頻基底信號、多普勒信號以及其他干擾信號的混合信號給計算處 理模塊。計算處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，光電探測器的輸出信號首先傳 輸?shù)椒糯鬄V波模塊，放大濾波模塊從該輸出信號中濾除掉直端口流信號、基 底信號以及其他干擾信號，只留下多普勒頻率信號。放大濾波模塊將該多普 勒頻率信號放大到合適的幅度范圍后，輸出給A/D轉(zhuǎn)換模塊。然后，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊對放大濾波模塊輸出的多普勒頻率信號進行數(shù)字化，并將得到的數(shù) 字信號存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊中，該數(shù)據(jù)存儲模塊可以為雙端口 RAM。當數(shù)據(jù) 存儲模塊中存儲的上述數(shù)字信號達到了預(yù)定的閥值，數(shù)據(jù)存儲模塊向速度計算模塊發(fā)送請求信號，速度計算模塊即啟動頻譜估計算法，對數(shù)據(jù)存儲模塊 中的上述數(shù)字信號進行頻語分析處理，得到數(shù)字信號的多普勒頻率值，最后 根據(jù)下述公式5所示的多普勒頻率與車速的關(guān)系式得到車速值。本發(fā)明實施例所述對運動物體進行測速的方法的一種處理流程如圖5所 示，包括如下步驟步驟5-1、光纖準直器1和光纖準直器2分別向地面發(fā)射激光束，對光纖 準直器1和光纖準直器2接收到的散射回光進行匯合、混頻處理。窄線寬激光器發(fā)出的激光束通過光纖耦合器分成兩個等功率的激光束， 分別傳輸?shù)焦饫w環(huán)行器1的A口和光纖環(huán)行器2的A口 ，再分別通過光纖環(huán)行器 1的B口和光纖環(huán)行器2的B口傳輸?shù)焦饫w準直器1和光纖準直器2。光纖準直器 1和光纖準直器2都與車體成夾角a, 為60° ,光纖準直器1和光纖準直器2 分別向車頭和車尾方向發(fā)射上述接收到的激光束。光纖準直器1和光纖準直器2在發(fā)射激光束的同時，也接收地面粒子返回 的散射回光信號。當車輛如圖6所示無搖擺也無上下顛簸，平穩(wěn)運行時，光 纖準直器1和光纖準直器2接收到的散射回光分別傳輸?shù)焦饫w環(huán)行器1的B口和 光纖環(huán)行器2的B口 ，再通過光纖環(huán)行器1的C口和光纖環(huán)行器2的C口輸出， 并通過耦合器2匯合，匯合后得到的輸出信號為上述公式2中A, ￡2分別是兩散射回光的振幅，fd1, fd2分別是兩散射回 光中多普勒信號的頻率，仍，^分別是兩散射回光的振蕩波的初始相位。 匯合后的信號通過光電探測器處混頻，混頻處理后得到的輸出信號為五、"h^ + A五2Cos[2;r(^-厶2)"(仍i2)] ,、丄,。、12步驟5-2、從散射回光中獲得多普勒信號，并對該多普勒信號進行濾波放大、數(shù)字化和存儲處理。光電探測器的輸出信號首先通過放大濾波模塊濾除直流信號、基底信號 等干擾信號后，得到多普勒頻率信號。放大濾波模塊還將該多普勒頻率信號放大到適合高速A/D轉(zhuǎn)換模塊進行處理的有效信號范圍。然后，通過高速A/D 轉(zhuǎn)換模塊對放大濾波模塊輸出的多普勒信號進行數(shù)字化，并將得到的數(shù)字信 號存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊中，該數(shù)據(jù)存儲模塊可以為雙端口RAM。當數(shù)據(jù)存儲 模塊中存儲的上述數(shù)字信號達到了預(yù)定的閥值，數(shù)據(jù)存儲模塊便向速度計算 模塊發(fā)送速度計算請求信號。步驟5-3、對存儲的多普勒信號進行頻譜分析，計算光纖準直器1和光纖 準直器2接收到的散射回光的多普勒頻率之差，根據(jù)多普勒頻率與車速的關(guān) 系式得到車速值。速度計算模塊接收到存儲器發(fā)送的速度計算請求信號后，對數(shù)據(jù)存儲模 塊中存儲的數(shù)字信號進行頻譜分析，并搜索該數(shù)字信號的譜峰最大值，該譜 峰最大值對應(yīng)的頻率fcm即為兩束散射回光的多普勒頻率fd!, f&之差，厶2 =厶-人2 = 4^cosa (公式4 )其中，Vx為待測的運動車輛的速度。 則運動車輛的速度值為^ = c" (公式5) x 仏cos a最后，根據(jù)上述公式5所示的多普勒頻率與速度的關(guān)系式，即可獲得車 輛的運動速度。當車輛存在顛簸搖擺，采用如圖7所示的車身與地面呈傾角p運行時，光纖準直器1和光纖準直器2接收到的多普勒頻率以及多普勒頻率之差分別為/i' = ^ /。 cos(a 1) _ ^ /。 sin(a - p) c c/2' =1/。 cos(a + ^/。 sin(a + p)、4vv7cospH--sinp(公式6 )在上述公式6中，Vz為待測的運動車輛垂直起伏的速度。 此時，&2的相對誤差為4/^/Jl2 -/犯_____ ， ， vz:cos^>_l + 2sinp(公式7 )人12 V;c根據(jù)上述公式6、 7可以得知，在搖擺角^為0。的情況下，車輛的垂直 起伏對測速精度沒有影響。當搖擺角^達到7。時，相對誤差不到1%。因 此，本發(fā)明實施所述的測速方法對車輛的搖擺是不^:感的。在實際應(yīng)用中，還可以對上述圖5所示的處理流程進行調(diào)整，在光纖準 直器1接收到從車首部分的地面返回的散射回光后，將散射回光與部分發(fā)射 激光束進行混頻處理，得到包含多普勒頻率信號的混合電信號，然后對該混 合信號進行放大濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換和頻語分析，得到光纖準直器1接收到從車 首部分的地面返回的散射回光的多普勒頻率為L=^^/。 (公式8) '在光纖準直器2接收到從車尾部分的地面返回的散射回光后，同樣根據(jù) 上述處理過程，得到光纖準直器2接收到從車尾部分的地面返回的散射回光 的多普勒頻率為/rf2=^^--/。 (乂〉式9)c然后，將上述公式8獲取的f^、公式9獲取的fd2進行相減，獲得光纖準直器1和光纖準直器2接收到的散射回光的多普勒頻率之差f^2。再根據(jù)上述公式5所示的兩散射回光的多普勒頻率之差與車速的關(guān)系式得到車速值。在該情況下，本發(fā)明實施例所述另一種對運動物體進行測速的裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖如圖8所示，包括如下模塊激光束處理模塊，用于從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第一激 光束和第二激光束，并接收從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。包括第一激光束模塊、第一混頻處理模塊、第一 頻率計算模塊、第二激光束模塊、第二混頻處理模塊和第二頻率計算模塊。其中，所述的激光束處理模塊中的第一激光束模塊，與所述運動物體成 固定的第一傾角，向所述運動物體的頭部方向的地面發(fā)射第一激光束，接收 從地面返回的所述第一激光束的散射回光并傳輸給第一混頻處理模塊；其中，所述的激光束處理模塊中的第一混頻處理模塊，用于將第一激光 束模塊傳輸過來的散射回光與部分發(fā)射激光束進行混頻，輸出的混合信號傳 輸給第一頻率計算模塊；其中，所述的激光束處理模塊中的第一頻率計算模塊，用于對第一混頻 處理模塊輸出的混合信號進行放大濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換和頻譜分析，獲取所述第 一激光束的散射回光的多普勒頻率，并傳輸給計算處理模塊；其中，所述的激光束處理模塊中的第二激光束模塊，與所述運動物體成 固定的第二傾角，向所述運動物體的尾部方向的地面發(fā)射第二激光束，接收 從地面返回的所述第二激光束的散射回光并傳輸給第二混頻處理模塊。所述 第二傾角和所述第 一傾角相同，第二激光束的功率與所述第 一激光束的功率相同；其中，所述的激光束處理模塊中的第二混頻處理模塊，用于將第二激光束模塊傳輸過來的散射回光與部分發(fā)射激光束進行混頻，輸出的混合信號傳 輸給第二頻率計算模塊；其中，所述的激光束處理模塊中的第二頻率計算模塊，用于對第二混頻 處理模塊輸出的混合信號進行放大濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換和頻譜分析，獲取所述第 二激光束的散射回光的多普勒頻率，并傳輸給計算處理模塊。計算處理^t塊，用于計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頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動速度。包括速度計算模塊。所述的計算處理模塊中的速度計算模塊，用于將所述第一頻率計算模塊 傳輸過來的第一激光束的散射回光的多普勒頻率，和所述第二頻率計算模塊 傳輸過來的第二激光束的散射回光的多普勒頻率進行相減，根據(jù)相減后所得 到的值獲取所述運動物體的運動速度。綜上所述，本發(fā)明實施例所述裝置采用全光纖結(jié)構(gòu)，體積小、抗震性 好，容易形成穩(wěn)定的光學結(jié)構(gòu)，可以消除傳輸通道的干擾，能夠得到較高的 測量精度。并且，本發(fā)明實施例所獲得的測量結(jié)果的精度克服了車軸測速方 式存在的原理性誤差，不受信號覆蓋盲區(qū)的影響，對車輛顛簸搖擺的影響也 不敏感，在地形復(fù)雜地段也能得到較高的測量精度，適用性比較好。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1. 一種對運動物體進行測速的裝置，其特征在于，包括激光束處理模塊，用于從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第一激光束和第二激光束，并接收從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；計算處理模塊，用于計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頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動速度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的激光束處理模塊包括第一激光束才莫塊，與所述運動物體成固定的第一傾角，向所述運動物體 的頭部方向的地面發(fā)射第一激光束，接收從地面返回的所述第一激光束的散 射回光并傳輸給散射回光處理模塊；第二激光束模塊，與所述運動物體成固定的第二傾角，向所述運動物體 的尾部方向的地面發(fā)射第二激光束，接收從地面返回的所述第二激光束的散 射回光并傳輸給散射回光處理模塊，所述第二傾角和所述第一傾角相同，第 二激光束的功率與所述第一激光束的功率相同；散射回光處理模塊，用于對所述第一激光束模塊傳輸過來的所述第一激 光束的散射回光和所述第二激光束模塊傳輸過來的所述第二激光束的散射回 光進行匯合、混頻處理。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的散射回光處理模塊 包括匯合處理模塊，用于將接收到的所述第一激光束的散射回光和所述第二 激光束的散射回光進行匯合處理，并將匯合后的光信號傳輸給混頻處理模塊；混頻處理模塊，用于將所述匯合處理模塊傳輸過來的光信號進行混頻處 理，轉(zhuǎn)換為電信號并傳輸給計算處理模塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的計算處理模塊包括放大濾波模塊，用于對光電探測器輸出的電信號進行過濾，獲取其中包 含的多普勒頻率信號，并對該多普勒頻率信號進行放大，傳輸給A/D轉(zhuǎn)換模 塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將接收到的多普勒頻率信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得數(shù) 字化的信號，并傳輸給信號存儲模塊；信號存儲模塊，用于將接收到的數(shù)字信號進行存儲，當存儲的數(shù)字信號 的數(shù)量達到了預(yù)定的閥值，向速度計算模塊發(fā)送速度計算信號；速度計算模塊，用于在接收到速度計算信號后，對信號存儲模塊中存儲的數(shù)字信號進行頻譜分析處理，獲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頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動 物體的運動速度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的激光束處理模塊包括第一激光束模塊，與所述運動物體成固定的第一傾角，向所述運動物體 的頭部方向的地面發(fā)射第一激光束，接收從地面返回的所述第一激光束的散 射回光并傳輸給第 一 混頻處理模塊；第一混頻處理模塊，用于將第一激光束模塊傳輸過來的散射回光與部分 發(fā)射激光束進行混頻，輸出的混合信號傳輸給第一頻率計算模塊；第 一頻率計算模塊，用于獲取第一混頻處理模塊輸出的混合信號中的多 普勒頻率信號，對該多普勒頻率信號進行濾波放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和頻譜分析，獲取所述第一激光束的散射回光的多普勒頻率，并傳輸給計算處理模塊； 第二激光束模塊，與所述運動物體成固定的第二傾角，向所述運動物體的尾部方向的地面發(fā)射第二激光束，接收從地面返回的所述第二激光束的散射回光并傳輸給第二混頻處理模塊，所述第二傾角和所述第一傾角相同，第二激光束的功率與所述第一激光束的功率相同；第二混頻處理模塊，用于將第二激光束模塊傳輸過來的散射回光與部分發(fā)射激光束進行混頻，輸出的混合信號傳輸給第二頻率計算模塊；第二頻率計算模塊，用于獲取所述第二混頻處理模塊輸出的混合信號中的多普勒頻率信號，對該多普勒頻率信號進行濾波放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和頻譜分 析，獲取所述第二激光束的散射回光的多普勒頻率，并傳輸給計算處理模 塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述的計算處理模塊包括速度計算模塊，用于將所述第一頻率計算模塊傳輸過來的第一激光束的 散射回光的多普勒頻率，和所述第二頻率計算模塊傳輸過來的第二激光束的 散射回光的多普勒頻率進行相減，根據(jù)相減后所得到的值獲取所述運動物體 的運動速度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的裝置，其特征在于，所述的激光束處理模 塊采用全光纖結(jié)構(gòu)。
8、 一種對運動物體進行測速的方法，其特征在于，包括從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第一激光束和第二激光束，接 收從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；計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 頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動速度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的對運動物體進行測速的方法，其特征在于，所 述的從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第一激光束和第二激光束，包 括向所述運動物體的頭部方向的地面發(fā)射與所述運動物體成固定的第一傾固定的第二傾角的第二激光束，所述第二傾角和所述第一傾角相同，第二激 光束的功率與所述第一激光束的功率相同。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的對運動物體進行測速的方法，其特征在 于，所述的計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 多普勒頻率之差，包括將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進 行匯合處理，對匯合后的光信號進行混頻處理，對混頻后的電信號進行過濾 處理獲取多普勒頻率信號，對該多普勒頻率信號進行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得 數(shù)字化的電信號，對該數(shù)字化的電信號進行頻譜分析處理，獲取所述第一激 光束的散射回光和所述第二激光束的散射回光的多普勒頻率之差；或者，對接收到的所述第 一 激光束散射回光中的多普勒頻率信號進行濾波放 大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和頻譜分析處理，獲取所述第一激光束的散射回光的多普勒頻 率，對接收到的所述第二激光束散射回光中的多普勒頻率信號進行濾波放 大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和頻語分析處理，獲取所述第二激光束的散射回光的多普勒頻率，將所述第一激光束的散射回光的多普勒頻率和所述第二激光束的散射回 光的多普勒頻率進行相減。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對運動物體進行測速的裝置和方法。該裝置主要包括激光束處理模塊，用于從不同的方向由運動物體向地面分別發(fā)射第一激光束和第二激光束，并接收從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；計算處理模塊，用于計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頻率之差，根據(jù)該多普勒頻率之差獲取所述運動物體的運動速度。利用本發(fā)明，可以對運動物體進行精確的測速，并且測量精度對運動物體的搖擺顛簸等情況不敏感。
文檔編號G01P3/36GK101256238SQ20081010301
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者迪 馮, 張春熹, 攀 歐, 王紀強, 胡妹玲, 馬宗峰 申請人:北京航空航天大學