RU2748148C1 - Device for measuring the linear velocity of a vehicle - Google Patents
Device for measuring the linear velocity of a vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748148C1 RU2748148C1 RU2020123509A RU2020123509A RU2748148C1 RU 2748148 C1 RU2748148 C1 RU 2748148C1 RU 2020123509 A RU2020123509 A RU 2020123509A RU 2020123509 A RU2020123509 A RU 2020123509A RU 2748148 C1 RU2748148 C1 RU 2748148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- output
- receiver
- acoustic signals
- computing unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерения линейной скорости и может быть использовано для определения линейной скорости транспортных средств, в частности, автомобильных, морских, железнодорожных и др.The invention relates to the field of measuring linear speed and can be used to determine the linear speed of vehicles, in particular, road, sea, rail, etc.
Известно устройство для измерения скорости транспортного средства, содержащее включенные в систему реального времени датчики пути и скорости, выходы которых соединены со входами блоков формирователей сигналов, выходы которых соединены со входами блоков счетчиков импульсов, выходы которых соединены со входами блоков вычисления скорости, другие входы которого соединены с выходами блоков постоянных характеристик, навигационный приемник, входом соединенный с навигационной антенной, а выходом - со входом блока данных навигационного приемника, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения скоростей, который другими входами соединен с выходами блоков вычисления скорости, а выход соединен со входом блока связи с CAN-интерфейсом, выходы которого соединены со входами блоков постоянных характеристик (RU2360805, B60L 3/10, 10.07.2009).A device for measuring the speed of a vehicle is known, containing path and speed sensors included in the real-time system, the outputs of which are connected to the inputs of the signal conditioners, the outputs of which are connected to the inputs of the pulse counter units, the outputs of which are connected to the inputs of the speed calculation units, the other inputs of which are connected with outputs of blocks of constant characteristics, a navigation receiver connected to the input of the navigation antenna, and the output to the input of the data block of the navigation receiver, the output of which is connected to one of the inputs of the speed comparison unit, which is connected by other inputs to the outputs of the speed calculation blocks, and the output is connected to the input of the communication unit with a CAN interface, the outputs of which are connected to the inputs of the fixed characteristic units (RU2360805, B60L 3/10, 10.07.2009).
Недостатками данного устройства для измерения скорости являются его сложность и недостаточная надежность. The disadvantages of this device for measuring speed are its complexity and lack of reliability.
В качестве прототипа выбрано устройство измерения линейной скорости транспортного средства, содержащее источник акустических сигналов, выход которого посредством двух идентичных волноводов соединен соответственно с входом первого приемника и со входом второго приемника, при этом в качестве источника акустических сигналов и приемников использованы пьезоэлектрические преобразователи, а в качестве волновода - звукопровод, например, металл, воздух, разряженный газ, керамика (RU94038127, G01P 1/00, 20.08.1996). Устройство обладает высокой чувствительностью, технологичностью, малым уровнем собственных шумов и низким порогом чувствительности.As a prototype, a device for measuring the linear velocity of a vehicle was chosen, containing a source of acoustic signals, the output of which is connected by means of two identical waveguides, respectively, to the input of the first receiver and to the input of the second receiver, while piezoelectric transducers are used as a source of acoustic signals and receivers, and as waveguide - a sound conductor, for example, metal, air, rarefied gas, ceramics (RU94038127, G01P 1/00, 08/20/1996). The device has a high sensitivity, manufacturability, low level of intrinsic noise and low sensitivity threshold.
К недостаткам известного устройства следует отнести сложность его изготовления и чувствительность пьезоэлемента к возмущениям внешней среды.The disadvantages of the known device include the complexity of its manufacture and the sensitivity of the piezoelectric element to disturbances in the external environment.
Технический результат изобретения заключается в уменьшении аппаратных и вычислительных затрат при определении текущей линейной скорости транспортных объектов и повышении точности и надежности измерений. The technical result of the invention is to reduce hardware and computational costs in determining the current linear speed of transport objects and to increase the accuracy and reliability of measurements.
Технический результат достигается тем, что в устройство измерения линейной скорости транспортного средства, содержащее источник акустических сигналов и расположенный на заданном от него расстоянии приемник акустических сигналов, согласно изобретению введены генератор тактовых импульсов и вычислительный блок, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к входам синхронизации соответственно вычислительного блока, выход которого является выходом устройства, и источника акустических сигналов, выполненного в виде генератора акустических импульсов, выход приемника акустических сигналов соединен с информационным входом вычислительного блока, а расстояние S между выходом генератора акустических импульсов и входом приемника акустических сигналов выбрано из условия S ≥ 3TV, где T – период следования акустических импульсов, V - скорость распространения акустических импульсов.The technical result is achieved in that a clock generator and a computing unit are introduced into the device for measuring the linear speed of the vehicle, which contains a source of acoustic signals and a receiver of acoustic signals located at a given distance from it, a clock generator and a computing unit, while the output of the clock generator is connected to the synchronization inputs, respectively of the computing unit, the output of which is the output of the device, and the source of acoustic signals made in the form of an acoustic pulse generator, the output of the acoustic signal receiver is connected to the information input of the computing unit, and the distance S between the output of the acoustic pulse generator and the input of the acoustic signal receiver is selected from the condition S ≥ 3TV, where T is the repetition period of acoustic pulses, V is the propagation velocity of acoustic pulses.
На чертеже представлена функциональная схема устройства измерения линейной скорости транспортного средства. The drawing shows a functional diagram of a device for measuring the linear speed of a vehicle.
Устройство измерения линейной скорости транспортного средства содержит источник акустических сигналов, выполненный в виде генератора 1 акустических импульсов, и расположенный на заданном от него расстоянии приемник 2 акустических сигналов, генератор 3 тактовых импульсов, вычислительный блок 4, выход генератора 3 тактовых импульсов подключен к входам синхронизации соответственно вычислительного блока 4, выход которого является выходом устройства, и генератора 1 акустических импульсов, выход приемника 2 акустических сигналов соединен с информационным входом вычислительного блока 4, а расстояние S между выходом генератора 1 акустических импульсов и входом приемника 2 акустических сигналов выбрано из условия S ≥ 3TV, где T – период следования акустических импульсов, V - скорость распространения акустических импульсов. Вычислительный блок 4 выполняет вычислительные действия и содержит ячейки памяти (регистры).The device for measuring the linear speed of the vehicle contains a source of acoustic signals made in the form of a generator 1 of acoustic pulses, and a receiver 2 of acoustic signals located at a given distance from it, a generator 3 of clock pulses, a computing unit 4, the output of the generator 3 of clock pulses is connected to the synchronization inputs, respectively computing unit 4, the output of which is the output of the device, and the generator 1 of acoustic pulses, the output of the receiver 2 of acoustic signals is connected to the information input of the computing unit 4, and the distance S between the output of the generator 1 of acoustic pulses and the input of the receiver 2 of acoustic signals is selected from the condition S ≥ 3TV , where T is the repetition period of acoustic pulses, V is the propagation velocity of acoustic pulses. Computing unit 4 performs computational operations and contains memory cells (registers).
Устройство измерения линейной скорости транспортного средства работает следующим образом.The device for measuring the linear speed of the vehicle works as follows.
Генератор 1 акустических импульсов по синхронизирующим сигналам, поступающим на его вход от генератора 3 тактовых импульсов, формирует акустические импульсы с периодом следования Т, собственная скорость движения которых в среде распространения равна V. Эти импульсы принимаются приемником 2 акустических сигналов, расположенным на расстоянии S от генератора 1 акустических импульсов. При движении транспортного средства, на котором установлено устройство измерения линейной скорости, и, соответственно, генератора 1 акустических импульсов со скоростью v скорость распространения акустических импульсов становится равной (V+v). При изменении скорости транспортного средства соответственно, приемника 2 акустических сигналов на величину акустические импульсы, излученные до момента изменения скорости, будут распространяться относительно приемника 2 акустических сигналов со скоростью (V+v) – (v+)= V - . Следовательно, ближайший к приемнику 2 акустических сигналов акустический импульс, находящийся в момент изменения скорости на расстоянии L от него, достигнет приемника 2 акустических сигналов через время после момента изменения скорости. Следующий за данным акустический импульс, отстоящий от приемника 2 акустических сигналов в момент изменения скорости на расстояние (L+ТV), достигнет приемника 2 акустических сигналов через время после момента изменения скорости. Таким образом, временной интервал между моментами приема приемником 2 акустических сигналов обоих импульсов оказывается равным . Значение временного интервала определяется в вычислительном блоке 4, на первый вход которого поступают с выхода приемника 2 акустических сигналов электрические импульсы, формируемые при поступлении на его вход акустических импульсов. По полученному значению в вычислительном блоке 4 определяется искомое значение приращения скорости: . После вычисления очередного приращения в вычислительном блоке 4 суммированием приращения с предыдущим значением скорости v вычисляется текущее значение скорости v транспортного средства, которое запоминается в вычислительном блоке 4 и поступает на выход устройства. The generator 1 of acoustic pulses, according to the synchronizing signals received at its input from the generator 3 of clock pulses, generates acoustic pulses with a repetition period T, the proper speed of movement of which in the propagation medium is V. These pulses are received by the receiver 2 of acoustic signals located at a distance S from the generator 1 acoustic impulses. When the vehicle is moving, on which the device for measuring the linear speed, and, accordingly, the generator 1 of acoustic pulses with a speed v, the propagation speed of acoustic pulses becomes equal to (V + v). When the vehicle speed changes, respectively, the receiver 2 of acoustic signals by an amount acoustic pulses emitted before the moment of speed change will propagate relative to the receiver 2 of acoustic signals with a speed (V + v) - (v + ) = V - ... Consequently, the acoustic impulse closest to the receiver 2 of acoustic signals, located at the moment of speed change at a distance L from it, will reach the receiver 2 of acoustic signals in time after the moment of speed change. The following acoustic impulse, spaced from the receiver of 2 acoustic signals at the moment of speed change by a distance (L + TV), will reach the receiver of 2 acoustic signals after a time after the moment of speed change. Thus, the time interval between the moments of reception by the receiver 2 of the acoustic signals of both pulses is equal to ... Time interval value is determined in the computing unit 4, the first input of which receives from the output of the receiver 2 of acoustic signals electrical pulses generated when acoustic pulses arrive at its input. By the received value in computing unit 4, the desired value of the speed increment is determined: ... After calculating the next increment in computing unit 4 by summing the increment with the previous value of the speed v, the current value of the speed v of the vehicle is calculated, which is stored in the computing unit 4 and fed to the output of the device.
Для определения знака приращения (т.е. направления движения объекта) в вычислительном блоке 4 осуществляется сравнение времени достижения t0 приемника 2 акустических сигналов ближайшим к нему импульсом (или следующим за ним - t1) с временем
Во избежание ложного (повторного) суммирования уже известного приращения скорости помимо описанных выше действий реализуются также следующие операции:To avoid false (repeated) summation of the already known speed increment, in addition to the actions described above, the following operations are also implemented:
- генератор 1 акустических импульсов, генератор 3 тактовых импульсов, приемник 2 акустических сигналов, вычислительный блок 4 включаются до начала движения транспортного средства;- generator 1 of acoustic pulses, generator 3 of clock pulses, receiver 2 of acoustic signals, computing unit 4 are switched on before the vehicle starts to move;
- первое, полученное после серии нулевых значений приращений , ненулевое значение приращения не учитывается, за истинное принимается следующее, полученное по временному интервалу между следующими акустическими импульсами (в силу того, что первое ненулевое значение приращения формируется по временному интервалу между акустическим импульсом, поступившим на приемник 2 акустических сигналов до момента приращения скорости, и акустическим импульсом, поступившим на приемник 2 акустических сигналов после момента приращения скорости);- the first one obtained after a series of zero values of the increments , non-zero increment value is not taken into account, the next one obtained by the time interval is taken as true between the next acoustic pulses (due to the fact that the first non-zero value of the increment is formed over the time interval between the acoustic impulse received by the receiver 2 of acoustic signals before the moment of speed increment, and the acoustic impulse received by the receiver 2 of acoustic signals after the moment of speed increment);
- после вычисления очередного истинного приращения скорости определение следующего приращения скорости начинается с (N+1)-го импульса, начиная от первого импульса, использованного при определении последнего приращения (- число акустических импульсов одновременно присутствующих между генератором 1 акустических импульсов и приемником 2 акустических сигналов); это обусловлено тем, что данный импульс является первым импульсом, движущимся с новой скоростью (V+v+) – предыдущие импульсы имели скорость (V+v).- after calculating the next true speed increment, the determination of the next speed increment begins with the (N + 1) th impulse, starting from the first impulse used to determine the last increment ( - the number of acoustic impulses simultaneously present between the acoustic impulse generator 1 and the acoustic signal receiver 2); this is due to the fact that this impulse is the first impulse moving with a new velocity (V + v + ) - the previous impulses had a speed (V + v).
Точность предложенного устройства можно оценить следующим образом. Так, например, для ультразвуковых импульсов в воздухе V=330 м/с, Т2 мс, а точность определения временного интервала между импульсами современными вычислителями. В этом случае погрешность определения приращения скорости (которую можно уменьшить как увеличением периода Т, так и за счет уменьшения погрешности определения временного интервала между импульсами) равна: , что вполне соответствует современным требованиям, предъявляемым к измерителям скорости.The accuracy of the proposed device can be assessed as follows. So, for example, for ultrasonic pulses in air V = 330 m / s, T 2 ms, and the accuracy of determining the time interval between pulses by modern computers ... In this case, the error in determining the speed increment (which can be reduced both by increasing the period T and by reducing the error in determining the time interval between pulses ) is equal to: , which fully complies with modern requirements for speed meters.
Предлагаемое устройство может быть использовано при определении параметров движения транспортных средств и решении задачи навигации широкого класса подвижных объектов, движущихся линейно и допускающих возможность разнесения генератора акустических импульсов и акустического приемника на расстояние, обеспечивающее требуемую точность измерения скорости транспортного средства (автомобильного, морского, железнодорожного и др. транспорта).The proposed device can be used to determine the parameters of the movement of vehicles and to solve the navigation problem for a wide class of mobile objects moving linearly and allowing the possibility of spaced the acoustic pulse generator and the acoustic receiver at a distance that provides the required accuracy of measuring the speed of a vehicle (automobile, sea, railway, etc. . transport).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123509A RU2748148C1 (en) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | Device for measuring the linear velocity of a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123509A RU2748148C1 (en) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | Device for measuring the linear velocity of a vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2748148C1 true RU2748148C1 (en) | 2021-05-19 |
Family
ID=75919815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020123509A RU2748148C1 (en) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | Device for measuring the linear velocity of a vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2748148C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94038127A (en) * | 1994-10-10 | 1996-08-20 | М.И. Нургалиев | Linear speed transducer |
EP0750199A1 (en) * | 1995-06-20 | 1996-12-27 | Abb Research Ltd. | Method of determination of speed of a vehicle |
US5798983A (en) * | 1997-05-22 | 1998-08-25 | Kuhn; John Patrick | Acoustic sensor system for vehicle detection and multi-lane highway monitoring |
RU2360805C2 (en) * | 2007-06-22 | 2009-07-10 | ООО "Транспортные системы безопасности и АЛС" (ООО "СБ-ТРАНС-АЛС") | Device for measurement of speed and detection of transport vehicle skidding and scuffing |
WO2017023651A1 (en) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | Teledyne Instruments, Inc. | Small aperture acoustic velocity sensor |
-
2020
- 2020-07-15 RU RU2020123509A patent/RU2748148C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94038127A (en) * | 1994-10-10 | 1996-08-20 | М.И. Нургалиев | Linear speed transducer |
EP0750199A1 (en) * | 1995-06-20 | 1996-12-27 | Abb Research Ltd. | Method of determination of speed of a vehicle |
US5798983A (en) * | 1997-05-22 | 1998-08-25 | Kuhn; John Patrick | Acoustic sensor system for vehicle detection and multi-lane highway monitoring |
RU2360805C2 (en) * | 2007-06-22 | 2009-07-10 | ООО "Транспортные системы безопасности и АЛС" (ООО "СБ-ТРАНС-АЛС") | Device for measurement of speed and detection of transport vehicle skidding and scuffing |
WO2017023651A1 (en) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | Teledyne Instruments, Inc. | Small aperture acoustic velocity sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105474039B (en) | Method for the ambient enviroment detecting system for running vehicle | |
US20110261654A1 (en) | Optimum pseudo random sequence determining method, position detection system, position detection method, transmission device and reception device | |
US6862541B2 (en) | Method and apparatus for concurrently estimating respective directions of a plurality of sound sources and for monitoring individual sound levels of respective moving sound sources | |
CN103370634B (en) | For the driver assistance system of the object in detection vehicle surrounding environment | |
EP1596220B1 (en) | Determination of time-difference of arrival and angle of arrival | |
KR100195576B1 (en) | Apparatus for measuring the velocity of moving body | |
JP2009236775A (en) | Object detector, vehicle opening/closing control system using the object detector, and method for detecting rising edge of envelope curve | |
CN112912761A (en) | Ultrasonic echo processing in the presence of doppler shift | |
RU2748148C1 (en) | Device for measuring the linear velocity of a vehicle | |
US2758663A (en) | Sound velocity measuring system | |
CN107576964B (en) | Echo time measuring method of linear frequency conversion signal | |
Dong et al. | High accuracy time of flight measurement for ultrasonic anemometer applications | |
JP6909697B2 (en) | Propagation time measuring device, gas concentration measuring device, and propagation time measuring program | |
RU169800U1 (en) | ACOUSTIC ANEMOMETER | |
JP4825574B2 (en) | Radar equipment | |
RU2319116C1 (en) | Device for measuring vertical distribution of sound speed in liquid substances | |
RU2739478C1 (en) | Method for processing a pseudo-noise signal in sonar | |
US4312239A (en) | Method and apparatus for ultrasonic measurement of the rate of flow | |
RU2782575C1 (en) | System for selection of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of movement in each period of sounding | |
US1194376A (en) | Apparatus s ob ascebtaimxem the relative locations oji bistazjt poihts | |
JPH06100654B2 (en) | Ultrasonic rangefinder | |
JPH02176588A (en) | Distance measuring instrument | |
CN111164421B (en) | Ultrasonic transmitter, propagation time measuring device, gas concentration measuring device, propagation time measuring program, and propagation time measuring method | |
JPH11326489A (en) | Method and device or calculating sound source position | |
JP2990249B2 (en) | Wake detection method and wake detection device |