一種轉(zhuǎn)速測量裝置及轉(zhuǎn)速測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)速測量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種轉(zhuǎn)速測量裝置及轉(zhuǎn)速測量 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前主要通過慣性陀螺來測量轉(zhuǎn)速，但是慣性陀螺的量程有限，目前慣性陀螺的 最大量程為10轉(zhuǎn)/秒（r/s)，無法測量大于10轉(zhuǎn)/秒的高速旋轉(zhuǎn)載體的轉(zhuǎn)速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)速測量裝置及轉(zhuǎn)速測量方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法測量高 速旋轉(zhuǎn)載體轉(zhuǎn)速的問題。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0005] 一種轉(zhuǎn)速測量裝置，包括接收機(jī)和至少一個天線，所述接收機(jī)包括與天線數(shù)量適 配的信號下變頻器、通道相關(guān)處理器、中央處理器，所述天線將接收到的衛(wèi)星信號傳輸至對 應(yīng)的信號下變頻器，所述信號下變頻器將接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行處理后傳輸至所述通道相 關(guān)處理器，經(jīng)過所述通道相關(guān)處理器進(jìn)行處理后傳輸至所述中央處理器；所述天線安裝在 載體外壁。
[0006] 進(jìn)一步的，所述天線設(shè)置有四個，四個天線均勻布設(shè)在載體外壁上，且位于同一圓 周上。
[0007] 又進(jìn)一步的，所述接收機(jī)還包括信號合路器以及與所述信號合路器對應(yīng)的信號下 變頻器，所述信號合路器分別接收四個天線傳輸?shù)男l(wèi)星信號，進(jìn)行處理后通過對應(yīng)的信號 下變頻器傳輸至所述通道相關(guān)處理器。
[0008] 一種轉(zhuǎn)速測量方法，所述方法包括下述步驟：
[0009] (al)采集至少一個天線的衛(wèi)星相關(guān)峰數(shù)據(jù)序列；
[0010] 其中，采集周期為At;
[0011] (a2)分別對每個衛(wèi)星相關(guān)峰數(shù)據(jù)序列進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得頻譜序列F(s);
[0012] (a3)分別求取每個頻譜序列F(s)中的最大值，并獲得最大值所對應(yīng)的s ;
[0013] (a4)利用獲得的s，求解天線轉(zhuǎn)速
[0014] (a5)計算n的平均值。
[0015] 進(jìn)一步的，〇31)采集四個天線的衛(wèi)星相關(guān)峰數(shù)據(jù)序列4(〇、4(〇、心(〇、&(〇;
[0016] (b2)分別對f\(t)、f2(t)、f3(t)、f 4(t)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得四個頻譜序列 Fjs)、F2(s)、F3(s)、F 4(s);
[0017] (b3)分別求取Fjs)、F2(s)、F3(s)、F 4(s)的最大值，并獲得四個最大值分別對應(yīng) 的 si、s2、s3、s4 ;
[0018] (b4)分別計算四個天線的轉(zhuǎn)速
[0019] (b5)計算 nl、n2、n3、n4 的平均值《。
[0020] 又進(jìn)一步的，還包括下述步驟：
[0021] (cl)預(yù)設(shè)四個天線的衛(wèi)星相關(guān)峰信號方程分別為
[0022] Yi (t) = A0+Asin (2 JT ? t+<}>)，
[0026] 其中，A。是偏移修正量，A是彳目號幅度，《是角速度，且? = ，巾是旋轉(zhuǎn)的初始 相位角，t是時間，
[0027] (c2)經(jīng)過計算，得出 B(t)X = Y(t);
[0028] 對公式進(jìn)行變形，得出x = (BarBaD-iya);
[0029] 其中，
[0030] (c3)求解出 X，獲得 A0、A、<K
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：本發(fā)明的轉(zhuǎn)速測量裝置通過安裝 在載體外壁上的天線接收衛(wèi)星信號，并由接收機(jī)計算出載體的轉(zhuǎn)速，不僅可以計算出低速 旋轉(zhuǎn)載體的轉(zhuǎn)速，還可以計算出高速旋轉(zhuǎn)載體的轉(zhuǎn)速，且計算出的載體轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確度較高；本 發(fā)明的轉(zhuǎn)速測量方法，不僅可以計算出低速旋轉(zhuǎn)載體的轉(zhuǎn)速，還可以計算出高速旋轉(zhuǎn)載體 的轉(zhuǎn)速，且計算出的載體轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確度較高。
[0032] 結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實施方式】后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清 楚。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)速測量裝置的一個實施例的電路連接框圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)速測量裝置的一個實施例的安裝示意圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)速測量方法的一個實施例的流程圖；
[0036] 圖4是本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)速測量方法的又一個實施例的流程圖；
[0037] 圖5是本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)速測量方法中計算天線的衛(wèi)星相關(guān)峰信號方程的流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將結(jié)合附圖和實施例， 對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0039] 由于天線跟隨載體一起旋轉(zhuǎn)，天線的轉(zhuǎn)速即為載體的轉(zhuǎn)速，在載體的一個旋轉(zhuǎn)周 期中，天線接收到的衛(wèi)星信號從無到有，從弱到強，從強到弱，從有到無，呈現(xiàn)周期性變化， 根據(jù)周期性變化的數(shù)據(jù)，可以計算出載體的轉(zhuǎn)速。
[0040] 本實施例一、本實施例的轉(zhuǎn)速測量裝置主要包括接收機(jī)和至少一個天線，接收機(jī) 主要包括與天線數(shù)量適配的信號下變頻器、通道相關(guān)處理器、中央處理器等，天線與對應(yīng)的 信號下變頻器連接，每個信號下變頻器均與通道相關(guān)處理器連接，通道相關(guān)處理器連接中 央處理器，參見圖1所示，天線安裝在載體的外壁上，跟隨載體一起旋轉(zhuǎn)，用于接收衛(wèi)星信 號，接收機(jī)安裝在載體3內(nèi)部，用于接收并處理天線傳輸?shù)男l(wèi)星信號；天線將接收到的衛(wèi)星 信號傳輸至對應(yīng)連接的信號下變頻器，由于衛(wèi)星信號為高頻信號，信號下變頻器將接收到 的衛(wèi)星信號由高頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后傳輸至通道相關(guān)處理器，通 道相關(guān)處理器對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳輸至中央處理器，中央處理器對接收到的數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，計算出載體的轉(zhuǎn)速。
[0041] 由于中央處理器根據(jù)周期性變化的數(shù)據(jù)計算載體轉(zhuǎn)速，因此無論載體是低速旋轉(zhuǎn) 還是高速旋轉(zhuǎn)，均可計算出載體的轉(zhuǎn)速。
[0042] 參見圖2所示，為了增加計算出的載體轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確性，在本實施例中，轉(zhuǎn)速測量裝 置共包括有四個天線：第一天線1、第二天線2、第三天線（圖2中未示出）、第四天線（圖2 中未示出），四個天線均勻布設(shè)在載體3外壁上、且位于同一圓周上。
[0043] 相適配的，在轉(zhuǎn)速測量裝置中設(shè)置有與四個天線對應(yīng)連接的四個信號下變頻器， 第一天線、第二天線、第三天線、第四天線分別與對應(yīng)的信號下變頻器電連接，四個信號下 變頻器分別與通道相關(guān)處理器連接；天線將接收到的衛(wèi)星信號傳輸至對應(yīng)連接的信號下變 頻器，經(jīng)信號下變頻器進(jìn)行處理后傳輸至通道相關(guān)處理器。
[0044] 載體在旋轉(zhuǎn)時，四個天線跟隨載體一起旋轉(zhuǎn)，每個天線在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，接收到 的衛(wèi)星信號呈現(xiàn)周期性變化，接收機(jī)根據(jù)周期性變化的數(shù)據(jù)計算出載體的轉(zhuǎn)速。
[0045] 所述接收機(jī)還包括信號合路器以及與信號合路器對應(yīng)連接的信號下變頻器，信號 合路器分別接收四個天線傳輸?shù)男l(wèi)星信號，并將接收到的四路信號合成一路，信號合路器 將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至通道相關(guān)處理器，通道相關(guān)處理器將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳輸 至中央處理器，中央處理器對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算出載體的位置，實現(xiàn)對載體的定 位。
[0046] 通過在載體上均勻布設(shè)的四個天線，保證了在載體任何角度下都能夠捕獲到衛(wèi)星 信號，從而實現(xiàn)了載體位置和轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確解算。
[0047] 實施例二、參見圖3所示，本實施例的轉(zhuǎn)速測量方法的具體步驟如下：
[0048] 步驟101 :流程開始。
[0049] 步驟102 :采集至少一個天線的衛(wèi)星相關(guān)峰數(shù)據(jù)序列。
[0050] 采集周期為At，即每隔At采集至少一個天線的衛(wèi)星相關(guān)峰數(shù)據(jù)序列。
[0051] 步驟103 :進(jìn)行快速傅里葉變換。
[0052] 分別對每個衛(wèi)星相關(guān)峰數(shù)據(jù)序列進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得頻譜序列F(s)。
[0053]
s = 0,1，…，N_1 ;i = 0,1，…，N_l，N 為正整數(shù)。
[0054] 步驟104 :求取最大值及對應(yīng)的s。
[0055] 分別求取每個頻譜序列F(s)中的最大值，并獲得最大值對應(yīng)的s。
[0056]因為有至少一個頻譜序列F(s)，因此獲得至少一個s。
[0057] 步驟105 :利用獲得的s，求解天線轉(zhuǎn)速
[0058] 由于有至少一個s，因此求得至少一個天線的轉(zhuǎn)速n。
[0059] 步驟106 :計算