一种转速测量装置及转速测量方法
一种转速测量装置及转速测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于转速测量技术领域，具体地说，是涉及一种转速测量装置及转速测量 方法。
【背景技术】
[0002] 目前主要通过惯性陀螺来测量转速，但是惯性陀螺的量程有限，目前惯性陀螺的 最大量程为10转/秒（r/s)，无法测量大于10转/秒的高速旋转载体的转速。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种转速测量装置及转速测量方法，解决了现有技术中无法测量高 速旋转载体转速的问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：
[0005] 一种转速测量装置，包括接收机和至少一个天线，所述接收机包括与天线数量适 配的信号下变频器、通道相关处理器、中央处理器，所述天线将接收到的卫星信号传输至对 应的信号下变频器，所述信号下变频器将接收到的卫星信号进行处理后传输至所述通道相 关处理器，经过所述通道相关处理器进行处理后传输至所述中央处理器；所述天线安装在 载体外壁。
[0006] 进一步的，所述天线设置有四个，四个天线均匀布设在载体外壁上，且位于同一圆 周上。
[0007] 又进一步的，所述接收机还包括信号合路器以及与所述信号合路器对应的信号下 变频器，所述信号合路器分别接收四个天线传输的卫星信号，进行处理后通过对应的信号 下变频器传输至所述通道相关处理器。
[0008] 一种转速测量方法，所述方法包括下述步骤：
[0009] (al)采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列；
[0010] 其中，采集周期为At;
[0011] (a2)分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列F(s);
[0012] (a3)分别求取每个频谱序列F(s)中的最大值，并获得最大值所对应的s ;
[0013] (a4)利用获得的s，求解天线转速
[0014] (a5)计算n的平均值。
[0015] 进一步的，〇31)采集四个天线的卫星相关峰数据序列4(〇、4(〇、心(〇、&(〇;
[0016] (b2)分别对f\(t)、f2(t)、f3(t)、f 4(t)进行快速傅里叶变换，获得四个频谱序列 Fjs)、F2(s)、F3(s)、F 4(s);
[0017] (b3)分别求取Fjs)、F2(s)、F3(s)、F 4(s)的最大值，并获得四个最大值分别对应 的 si、s2、s3、s4 ;
[0018] (b4)分别计算四个天线的转速
[0019] (b5)计算 nl、n2、n3、n4 的平均值《。
[0020] 又进一步的，还包括下述步骤：
[0021] (cl)预设四个天线的卫星相关峰信号方程分别为
[0022] Yi (t) = A0+Asin (2 JT ? t+<}>)，
[0026] 其中，A。是偏移修正量，A是彳目号幅度，《是角速度，且? = ，巾是旋转的初始 相位角，t是时间，
[0027] (c2)经过计算，得出 B(t)X = Y(t);
[0028] 对公式进行变形，得出x = (BarBaD-iya);
[0029] 其中，
[0030] (c3)求解出 X，获得 A0、A、<K
[0031] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的转速测量装置通过安装 在载体外壁上的天线接收卫星信号，并由接收机计算出载体的转速，不仅可以计算出低速 旋转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体的转速，且计算出的载体转速准确度较高；本 发明的转速测量方法，不仅可以计算出低速旋转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体 的转速，且计算出的载体转速准确度较高。
[0032] 结合附图阅读本发明的【具体实施方式】后，本发明的其他特点和优点将变得更加清 楚。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明提出的转速测量装置的一个实施例的电路连接框图；
[0034] 图2是本发明提出的转速测量装置的一个实施例的安装示意图；
[0035] 图3是本发明提出的转速测量方法的一个实施例的流程图；
[0036] 图4是本发明提出的转速测量方法的又一个实施例的流程图；
[0037] 图5是本发明提出的转速测量方法中计算天线的卫星相关峰信号方程的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例， 对本发明作进一步详细说明。
[0039] 由于天线跟随载体一起旋转，天线的转速即为载体的转速，在载体的一个旋转周 期中，天线接收到的卫星信号从无到有，从弱到强，从强到弱，从有到无，呈现周期性变化， 根据周期性变化的数据，可以计算出载体的转速。
[0040] 本实施例一、本实施例的转速测量装置主要包括接收机和至少一个天线，接收机 主要包括与天线数量适配的信号下变频器、通道相关处理器、中央处理器等，天线与对应的 信号下变频器连接，每个信号下变频器均与通道相关处理器连接，通道相关处理器连接中 央处理器，参见图1所示，天线安装在载体的外壁上，跟随载体一起旋转，用于接收卫星信 号，接收机安装在载体3内部，用于接收并处理天线传输的卫星信号；天线将接收到的卫星 信号传输至对应连接的信号下变频器，由于卫星信号为高频信号，信号下变频器将接收到 的卫星信号由高频信号转换为中频信号，并进行模数转换，然后传输至通道相关处理器，通 道相关处理器对接收到的数据进行处理后传输至中央处理器，中央处理器对接收到的数据 进行处理，计算出载体的转速。
[0041] 由于中央处理器根据周期性变化的数据计算载体转速，因此无论载体是低速旋转 还是高速旋转，均可计算出载体的转速。
[0042] 参见图2所示，为了增加计算出的载体转速的准确性，在本实施例中，转速测量装 置共包括有四个天线：第一天线1、第二天线2、第三天线（图2中未示出）、第四天线（图2 中未示出），四个天线均匀布设在载体3外壁上、且位于同一圆周上。
[0043] 相适配的，在转速测量装置中设置有与四个天线对应连接的四个信号下变频器， 第一天线、第二天线、第三天线、第四天线分别与对应的信号下变频器电连接，四个信号下 变频器分别与通道相关处理器连接；天线将接收到的卫星信号传输至对应连接的信号下变 频器，经信号下变频器进行处理后传输至通道相关处理器。
[0044] 载体在旋转时，四个天线跟随载体一起旋转，每个天线在一个旋转周期内，接收到 的卫星信号呈现周期性变化，接收机根据周期性变化的数据计算出载体的转速。
[0045] 所述接收机还包括信号合路器以及与信号合路器对应连接的信号下变频器，信号 合路器分别接收四个天线传输的卫星信号，并将接收到的四路信号合成一路，信号合路器 将处理后的数据传输至通道相关处理器，通道相关处理器将接收到的数据进行处理后传输 至中央处理器，中央处理器对接收到的数据进行处理，计算出载体的位置，实现对载体的定 位。
[0046] 通过在载体上均匀布设的四个天线，保证了在载体任何角度下都能够捕获到卫星 信号，从而实现了载体位置和转速的准确解算。
[0047] 实施例二、参见图3所示，本实施例的转速测量方法的具体步骤如下：
[0048] 步骤101 :流程开始。
[0049] 步骤102 :采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列。
[0050] 采集周期为At，即每隔At采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列。
[0051] 步骤103 :进行快速傅里叶变换。
[0052] 分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列F(s)。
[0053]
s = 0,1，…，N_1 ;i = 0,1，…，N_l，N 为正整数。
[0054] 步骤104 :求取最大值及对应的s。
[0055] 分别求取每个频谱序列F(s)中的最大值，并获得最大值对应的s。
[0056]因为有至少一个频谱序列F(s)，因此获得至少一个s。
[0057] 步骤105 :利用获得的s，求解天线转速
[0058] 由于有至少一个s，因此求得至少一个天线的转速n。
[0059] 步骤106 :计算 平均值。
[0060] 计算至少一个天线的转速n的平均值，该平均值即为载体的转速。
[0061] 步骤107:流程结束。
[0062] 通过本实施例的转速测量方法，即可计算出载体的转速；不仅可以计算出低速旋 转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体的转速；而且计算出的转速精度较高。
[0063] 实施例三、在本实施例中，以采集四个天线的卫星相关峰数据序列为例，具体说明 转速测量方法的步骤，参见图4所示，本实施例的转速测量方法的具体步骤如下：
[0064] 步骤201:流程开始。
[0065] 步骤202 :采集四个天线的卫星相关峰数据序列(t)、f2 (t)、f3 (t)、f4⑴。
[0066] 采集周期为At，即每隔At分别采集四个天线的卫星相关峰数据序列。
[0067] 由于四个天线均匀布设在载体外壁上、且位于同一圆周上，因此相邻两个天线的 卫星相关峰数据序列相位差为90°。
[0068] 步骤203 :进行快速傅里叶变换。
[0069] 分别对四个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换， 获得四个频谱序列Fi (s)、F2 (s)、F3 (s)、F4 (s)。
[0070] 步骤204:求取四个最大值及分别对应的sl、s2、s3、s4。
[0071] 分别求取四个频谱序列Fi(s)、F2(s)、F3(s)、F4(s)中的最大值，并获得四个最大值 分别对应的sl、s2、s3、s4。
[0072] 步骤205:求解天线转速。
[0073] 分别计算四个天线的转速nl、n2、n3、n4，
[0074] 步骤206:计算平均值。
[0075] 计算nl、n2、n3、n4的平均值Z
，[即为载体的转速。
[0076] 通过计算四个天线转速的平均值，提高了计算出的载体转速的准确度。
[0077] 步骤207:流程结束。
[0078] 本实施例的转速测量方法，不仅可以计算出低速旋转载体的转速，还可以计算出 高速旋转载体的转速；而且通过计算四个天线的平均转速，使得计算出的载体转速准确度 较高。
[0079] 当然，通过一个天线、两个天线或三个天线同样可以实现载体转速的测量，并不限 于上述举例。
[0080] 在获得载体转速后，可以计算出天线的卫星相关峰信号方程，具体步骤如下：
[0081] 步骤301:预设四个天线的卫星相关峰信号方程。
[0082] 预设四个天线的卫星相关峰信号方程分别为：
[0083] Yi (t) = A0+Asin (2it? t+<}>)，
[0087] 其中，&是偏移修正量；A是信号幅度；《是角速度，可根据载体转速n进行计算 得出，w ;巾是旋转的初始相位角，t是时间。
[0088] 步骤302 :获得X的计算公式。
[0089] Yi (t) = A0+Asin (2 JT ? t+<}>) = A0+A[sin (2 JT ? t) cos <}>+cos (2 JT ? t) sin <}> ]，
[0091] Y3 (t) = A0+Asin (2it? t+it + (})) = A0+A [-sin (2it? t) cos <}>-cos (2it? t) sin 伞]，
[0093]从而得出 B(t)X = Y(t)，
[0095]对B(t)x = Y(t)进行变形，获得公式x= (BarBcorYa)。
[0096] 步骤303 :求解X。
[0097] (1)采集tj时刻的Y(t」），即获得
[0098] tj为载体旋转过程中的任一时刻。
[0099] (2)由于《可根据载体的转速计算得出，因此可计算出\时刻的B(tp，获得
[0100] ⑶根据B(t」)，计算出转置矩阵B(t」)T，并计算出逆矩阵（Ba/Bapr1。
[0101] 转置矩阵以及逆矩阵的解算均为现有技术，此处不再赘述。
[0102] (4) f艮据 X = (B (tp TB (tj) r1Y (tp，求出
[0103] 从而获得偏移修正量A。、信号幅度A、初始相位角小。
[0104] 步骤304 :确定四个天线的卫星相关峰信号方程。
[0105] 根据求解出的VA、《、小，即可确定四个天线的卫星相关峰信号方程。
[0106] 根据天线的卫星相关峰信号方程，可以得出天线在何时信号最强，何时信号最弱。 根据天线与卫星的位置关系，还可以计算出载体的实时方向角。
[0107] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种转速测量装置，其特征在于：包括接收机和至少一个天线，所述接收机包括与 天线数量适配的信号下变频器、通道相关处理器、中央处理器，所述天线将接收到的卫星信 号传输至对应的信号下变频器，所述信号下变频器将接收到的卫星信号进行处理后传输至 所述通道相关处理器，经过所述通道相关处理器进行处理后传输至所述中央处理器；所述 天线安装在载体外壁。2. 根据权利要求1所述的转速测量装置，其特征在于：所述天线设置有四个，四个天线 均匀布设在载体外壁上，且位于同一圆周上。3. 根据权利要求2所述的转速测量装置，其特征在于：所述接收机还包括信号合路器 以及与所述信号合路器对应的信号下变频器，所述信号合路器分别接收四个天线传输的卫 星信号，进行处理后通过对应的信号下变频器传输至所述通道相关处理器。4. 一种转速测量方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤： (al)采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列； 其中，米集周期为At; (a2)分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列F(S); (a3)分别求取每个频谱序列F(S)中的最大值，并获得最大值所对应的s ; (a4)利用获得的s，求解天线转速(a5)计算η的平均值。5. 根据权利要求4所述的转速测量方法，其特征在于： 〇31)采集四个天线的卫星相关峰数据序列&(〇、4(〇、&(〇、&(〇; (b2)分别对(t)、f2 (t)、f3 (t)、f4⑴进行快速傅里叶变换，获得四个频谱序列F1 (s)、 F2(S)、F3 (s)、F4 (s);〇33)分别求取？1(8)、&(8)、&(8)4 4(8)的最大值，并获得四个最大值分别对应的81、 s2、s3、s4 ; (b4)分别计算四个天线的转速 (b5)计算nl、n2、n3、n4的平均值π。6. 根据权利要求5所述的转速测量方法，其特征在于：还包括下述步骤： (cl)预设四个天线的卫星相关峰信号方程分别为其中，A(!是偏移修正量，A是彳目号幅度，ω是角速度，且〇 = 2;ζ7;，Φ是旋转的初始相位 角，t是时间， (c2)经过计算，得出B(t)X = Y(t); 对公式进行变形，得出X= (Βα)τΒα)Γγα); 其中：(C3)求解出X，获得AQ、A、Φ。
【专利摘要】本发明公开了一种转速测量方法，所述方法包括下述步骤： 采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列，其中，采集周期为 ；分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列；分别求取每个频谱序列中的最大值，并获得最大值所对应的s；利用获得的s，求解天线转速；计算的平均值。本发明的转速测量方法，不仅可以计算出低速旋转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体的转速，且计算出的载体转速准确度较高。
【IPC分类】G01P3/00
【公开号】CN104897918
【申请号】CN201510271910
【发明人】张玉国, 刘鹏, 魏培平, 周胜洪, 张特, 谢庭宣, 韩玉章, 黄胜, 陈晓智, 姜丽颖, 郭建, 张龙龙, 杨广军, 田莉, 石璨
【申请人】青岛杰瑞自动化有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日
【技术领域】
[0001] 本发明属于转速测量技术领域，具体地说，是涉及一种转速测量装置及转速测量 方法。
【背景技术】
[0002] 目前主要通过惯性陀螺来测量转速，但是惯性陀螺的量程有限，目前惯性陀螺的 最大量程为10转/秒（r/s)，无法测量大于10转/秒的高速旋转载体的转速。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种转速测量装置及转速测量方法，解决了现有技术中无法测量高 速旋转载体转速的问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：
[0005] 一种转速测量装置，包括接收机和至少一个天线，所述接收机包括与天线数量适 配的信号下变频器、通道相关处理器、中央处理器，所述天线将接收到的卫星信号传输至对 应的信号下变频器，所述信号下变频器将接收到的卫星信号进行处理后传输至所述通道相 关处理器，经过所述通道相关处理器进行处理后传输至所述中央处理器；所述天线安装在 载体外壁。
[0006] 进一步的，所述天线设置有四个，四个天线均匀布设在载体外壁上，且位于同一圆 周上。
[0007] 又进一步的，所述接收机还包括信号合路器以及与所述信号合路器对应的信号下 变频器，所述信号合路器分别接收四个天线传输的卫星信号，进行处理后通过对应的信号 下变频器传输至所述通道相关处理器。
[0008] 一种转速测量方法，所述方法包括下述步骤：
[0009] (al)采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列；
[0010] 其中，采集周期为At;
[0011] (a2)分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列F(s);
[0012] (a3)分别求取每个频谱序列F(s)中的最大值，并获得最大值所对应的s ;
[0013] (a4)利用获得的s，求解天线转速
[0014] (a5)计算n的平均值。
[0015] 进一步的，〇31)采集四个天线的卫星相关峰数据序列4(〇、4(〇、心(〇、&(〇;
[0016] (b2)分别对f\(t)、f2(t)、f3(t)、f 4(t)进行快速傅里叶变换，获得四个频谱序列 Fjs)、F2(s)、F3(s)、F 4(s);
[0017] (b3)分别求取Fjs)、F2(s)、F3(s)、F 4(s)的最大值，并获得四个最大值分别对应 的 si、s2、s3、s4 ;
[0018] (b4)分别计算四个天线的转速
[0019] (b5)计算 nl、n2、n3、n4 的平均值《。
[0020] 又进一步的，还包括下述步骤：
[0021] (cl)预设四个天线的卫星相关峰信号方程分别为
[0022] Yi (t) = A0+Asin (2 JT ? t+<}>)，
[0026] 其中，A。是偏移修正量，A是彳目号幅度，《是角速度，且? = ，巾是旋转的初始 相位角，t是时间，
[0027] (c2)经过计算，得出 B(t)X = Y(t);
[0028] 对公式进行变形，得出x = (BarBaD-iya);
[0029] 其中，
[0030] (c3)求解出 X，获得 A0、A、<K
[0031] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的转速测量装置通过安装 在载体外壁上的天线接收卫星信号，并由接收机计算出载体的转速，不仅可以计算出低速 旋转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体的转速，且计算出的载体转速准确度较高；本 发明的转速测量方法，不仅可以计算出低速旋转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体 的转速，且计算出的载体转速准确度较高。
[0032] 结合附图阅读本发明的【具体实施方式】后，本发明的其他特点和优点将变得更加清 楚。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明提出的转速测量装置的一个实施例的电路连接框图；
[0034] 图2是本发明提出的转速测量装置的一个实施例的安装示意图；
[0035] 图3是本发明提出的转速测量方法的一个实施例的流程图；
[0036] 图4是本发明提出的转速测量方法的又一个实施例的流程图；
[0037] 图5是本发明提出的转速测量方法中计算天线的卫星相关峰信号方程的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例， 对本发明作进一步详细说明。
[0039] 由于天线跟随载体一起旋转，天线的转速即为载体的转速，在载体的一个旋转周 期中，天线接收到的卫星信号从无到有，从弱到强，从强到弱，从有到无，呈现周期性变化， 根据周期性变化的数据，可以计算出载体的转速。
[0040] 本实施例一、本实施例的转速测量装置主要包括接收机和至少一个天线，接收机 主要包括与天线数量适配的信号下变频器、通道相关处理器、中央处理器等，天线与对应的 信号下变频器连接，每个信号下变频器均与通道相关处理器连接，通道相关处理器连接中 央处理器，参见图1所示，天线安装在载体的外壁上，跟随载体一起旋转，用于接收卫星信 号，接收机安装在载体3内部，用于接收并处理天线传输的卫星信号；天线将接收到的卫星 信号传输至对应连接的信号下变频器，由于卫星信号为高频信号，信号下变频器将接收到 的卫星信号由高频信号转换为中频信号，并进行模数转换，然后传输至通道相关处理器，通 道相关处理器对接收到的数据进行处理后传输至中央处理器，中央处理器对接收到的数据 进行处理，计算出载体的转速。
[0041] 由于中央处理器根据周期性变化的数据计算载体转速，因此无论载体是低速旋转 还是高速旋转，均可计算出载体的转速。
[0042] 参见图2所示，为了增加计算出的载体转速的准确性，在本实施例中，转速测量装 置共包括有四个天线：第一天线1、第二天线2、第三天线（图2中未示出）、第四天线（图2 中未示出），四个天线均匀布设在载体3外壁上、且位于同一圆周上。
[0043] 相适配的，在转速测量装置中设置有与四个天线对应连接的四个信号下变频器， 第一天线、第二天线、第三天线、第四天线分别与对应的信号下变频器电连接，四个信号下 变频器分别与通道相关处理器连接；天线将接收到的卫星信号传输至对应连接的信号下变 频器，经信号下变频器进行处理后传输至通道相关处理器。
[0044] 载体在旋转时，四个天线跟随载体一起旋转，每个天线在一个旋转周期内，接收到 的卫星信号呈现周期性变化，接收机根据周期性变化的数据计算出载体的转速。
[0045] 所述接收机还包括信号合路器以及与信号合路器对应连接的信号下变频器，信号 合路器分别接收四个天线传输的卫星信号，并将接收到的四路信号合成一路，信号合路器 将处理后的数据传输至通道相关处理器，通道相关处理器将接收到的数据进行处理后传输 至中央处理器，中央处理器对接收到的数据进行处理，计算出载体的位置，实现对载体的定 位。
[0046] 通过在载体上均匀布设的四个天线，保证了在载体任何角度下都能够捕获到卫星 信号，从而实现了载体位置和转速的准确解算。
[0047] 实施例二、参见图3所示，本实施例的转速测量方法的具体步骤如下：
[0048] 步骤101 :流程开始。
[0049] 步骤102 :采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列。
[0050] 采集周期为At，即每隔At采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列。
[0051] 步骤103 :进行快速傅里叶变换。
[0052] 分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列F(s)。
[0053]
s = 0,1，…，N_1 ;i = 0,1，…，N_l，N 为正整数。
[0054] 步骤104 :求取最大值及对应的s。
[0055] 分别求取每个频谱序列F(s)中的最大值，并获得最大值对应的s。
[0056]因为有至少一个频谱序列F(s)，因此获得至少一个s。
[0057] 步骤105 :利用获得的s，求解天线转速
[0058] 由于有至少一个s，因此求得至少一个天线的转速n。
[0059] 步骤106 :计算 平均值。
[0060] 计算至少一个天线的转速n的平均值，该平均值即为载体的转速。
[0061] 步骤107:流程结束。
[0062] 通过本实施例的转速测量方法，即可计算出载体的转速；不仅可以计算出低速旋 转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体的转速；而且计算出的转速精度较高。
[0063] 实施例三、在本实施例中，以采集四个天线的卫星相关峰数据序列为例，具体说明 转速测量方法的步骤，参见图4所示，本实施例的转速测量方法的具体步骤如下：
[0064] 步骤201:流程开始。
[0065] 步骤202 :采集四个天线的卫星相关峰数据序列(t)、f2 (t)、f3 (t)、f4⑴。
[0066] 采集周期为At，即每隔At分别采集四个天线的卫星相关峰数据序列。
[0067] 由于四个天线均匀布设在载体外壁上、且位于同一圆周上，因此相邻两个天线的 卫星相关峰数据序列相位差为90°。
[0068] 步骤203 :进行快速傅里叶变换。
[0069] 分别对四个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换， 获得四个频谱序列Fi (s)、F2 (s)、F3 (s)、F4 (s)。
[0070] 步骤204:求取四个最大值及分别对应的sl、s2、s3、s4。
[0071] 分别求取四个频谱序列Fi(s)、F2(s)、F3(s)、F4(s)中的最大值，并获得四个最大值 分别对应的sl、s2、s3、s4。
[0072] 步骤205:求解天线转速。
[0073] 分别计算四个天线的转速nl、n2、n3、n4，
[0074] 步骤206:计算平均值。
[0075] 计算nl、n2、n3、n4的平均值Z
，[即为载体的转速。
[0076] 通过计算四个天线转速的平均值，提高了计算出的载体转速的准确度。
[0077] 步骤207:流程结束。
[0078] 本实施例的转速测量方法，不仅可以计算出低速旋转载体的转速，还可以计算出 高速旋转载体的转速；而且通过计算四个天线的平均转速，使得计算出的载体转速准确度 较高。
[0079] 当然，通过一个天线、两个天线或三个天线同样可以实现载体转速的测量，并不限 于上述举例。
[0080] 在获得载体转速后，可以计算出天线的卫星相关峰信号方程，具体步骤如下：
[0081] 步骤301:预设四个天线的卫星相关峰信号方程。
[0082] 预设四个天线的卫星相关峰信号方程分别为：
[0083] Yi (t) = A0+Asin (2it? t+<}>)，
[0087] 其中，&是偏移修正量；A是信号幅度；《是角速度，可根据载体转速n进行计算 得出，w ;巾是旋转的初始相位角，t是时间。
[0088] 步骤302 :获得X的计算公式。
[0089] Yi (t) = A0+Asin (2 JT ? t+<}>) = A0+A[sin (2 JT ? t) cos <}>+cos (2 JT ? t) sin <}> ]，
[0091] Y3 (t) = A0+Asin (2it? t+it + (})) = A0+A [-sin (2it? t) cos <}>-cos (2it? t) sin 伞]，
[0093]从而得出 B(t)X = Y(t)，
[0095]对B(t)x = Y(t)进行变形，获得公式x= (BarBcorYa)。
[0096] 步骤303 :求解X。
[0097] (1)采集tj时刻的Y(t」），即获得
[0098] tj为载体旋转过程中的任一时刻。
[0099] (2)由于《可根据载体的转速计算得出，因此可计算出\时刻的B(tp，获得
[0100] ⑶根据B(t」)，计算出转置矩阵B(t」)T，并计算出逆矩阵（Ba/Bapr1。
[0101] 转置矩阵以及逆矩阵的解算均为现有技术，此处不再赘述。
[0102] (4) f艮据 X = (B (tp TB (tj) r1Y (tp，求出
[0103] 从而获得偏移修正量A。、信号幅度A、初始相位角小。
[0104] 步骤304 :确定四个天线的卫星相关峰信号方程。
[0105] 根据求解出的VA、《、小，即可确定四个天线的卫星相关峰信号方程。
[0106] 根据天线的卫星相关峰信号方程，可以得出天线在何时信号最强，何时信号最弱。 根据天线与卫星的位置关系，还可以计算出载体的实时方向角。
[0107] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种转速测量装置，其特征在于：包括接收机和至少一个天线，所述接收机包括与 天线数量适配的信号下变频器、通道相关处理器、中央处理器，所述天线将接收到的卫星信 号传输至对应的信号下变频器，所述信号下变频器将接收到的卫星信号进行处理后传输至 所述通道相关处理器，经过所述通道相关处理器进行处理后传输至所述中央处理器；所述 天线安装在载体外壁。2. 根据权利要求1所述的转速测量装置，其特征在于：所述天线设置有四个，四个天线 均匀布设在载体外壁上，且位于同一圆周上。3. 根据权利要求2所述的转速测量装置，其特征在于：所述接收机还包括信号合路器 以及与所述信号合路器对应的信号下变频器，所述信号合路器分别接收四个天线传输的卫 星信号，进行处理后通过对应的信号下变频器传输至所述通道相关处理器。4. 一种转速测量方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤： (al)采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列； 其中，米集周期为At; (a2)分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列F(S); (a3)分别求取每个频谱序列F(S)中的最大值，并获得最大值所对应的s ; (a4)利用获得的s，求解天线转速(a5)计算η的平均值。5. 根据权利要求4所述的转速测量方法，其特征在于： 〇31)采集四个天线的卫星相关峰数据序列&(〇、4(〇、&(〇、&(〇; (b2)分别对(t)、f2 (t)、f3 (t)、f4⑴进行快速傅里叶变换，获得四个频谱序列F1 (s)、 F2(S)、F3 (s)、F4 (s);〇33)分别求取？1(8)、&(8)、&(8)4 4(8)的最大值，并获得四个最大值分别对应的81、 s2、s3、s4 ; (b4)分别计算四个天线的转速 (b5)计算nl、n2、n3、n4的平均值π。6. 根据权利要求5所述的转速测量方法，其特征在于：还包括下述步骤： (cl)预设四个天线的卫星相关峰信号方程分别为其中，A(!是偏移修正量，A是彳目号幅度，ω是角速度，且〇 = 2;ζ7;，Φ是旋转的初始相位 角，t是时间， (c2)经过计算，得出B(t)X = Y(t); 对公式进行变形，得出X= (Βα)τΒα)Γγα); 其中：(C3)求解出X，获得AQ、A、Φ。
【专利摘要】本发明公开了一种转速测量方法，所述方法包括下述步骤： 采集至少一个天线的卫星相关峰数据序列，其中，采集周期为 ；分别对每个卫星相关峰数据序列进行快速傅里叶变换，获得频谱序列；分别求取每个频谱序列中的最大值，并获得最大值所对应的s；利用获得的s，求解天线转速；计算的平均值。本发明的转速测量方法，不仅可以计算出低速旋转载体的转速，还可以计算出高速旋转载体的转速，且计算出的载体转速准确度较高。
【IPC分类】G01P3/00
【公开号】CN104897918
【申请号】CN201510271910
【发明人】张玉国, 刘鹏, 魏培平, 周胜洪, 张特, 谢庭宣, 韩玉章, 黄胜, 陈晓智, 姜丽颖, 郭建, 张龙龙, 杨广军, 田莉, 石璨
【申请人】青岛杰瑞自动化有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日
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