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基于鉴幅—鉴相的高精度定位系统的设计

作　者: 于丽君
导　师: 萧宝瑾
学　校: 太原理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 鉴幅-鉴相混频三车联锁 AD8302 AD9901
分类号: TQ520.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 65次
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内容摘要

我省有许多规模不一的炼焦厂,在炼焦生产中要求推焦车、拦焦车、熄焦车三车协同工作,否则将会导致红焦落地的重大事故。因此三车联锁控制是安全生产的关键,而机车定位技术又是三车联锁系统的核心技术。以往曾出现过多种定位技术,其中感应无线定位技术和γ射线定位技术稳定可靠、精度较高,目前被广泛采用。但由于它们造价很高,不易在中小型炼焦厂中推广。本文是在鉴相定位的基础上,根据AD8302芯片的鉴幅-鉴相特性,引进了无线电波在空间传播过程中幅度衰减的特征,较好地解决了定位精度与定位范围之间的矛盾,并进一步简化系统的复杂度。在整个设计中,本文的主要工作是完成三车联锁控制中鉴幅-鉴相机车定位系统的硬件设计,首先对系统进行分析,确定系统的整体方案,其次是对基于鉴幅-鉴相技术的机车定位原理进行研究和分析,设计出了发射、接收、混频、鉴幅-鉴相等各个单元电路。在课题的设计过程中,本文主要解决了以下几个问题:1.将鉴幅-鉴相技术用于定位系统中,用鉴幅定位代替低频段的鉴相过程,省去了低频调制在高频上的过程,降低系统复杂度。2.超高频鉴相器AD8302和AD9901两套鉴相器同时工作,利用了AD9901在鉴相过程中单值性的优点,克服了AD8302鉴相的二值性问题。3.采用下变频技术可以进一步提高鉴相精度和缩小鉴相盲区,本文在设计中采用了三极管混频技术,从而使电路简化且易于实现。4.研究并确定无线电鉴幅-鉴相定位系统的总体结构,对各组成部分的实现提出具体的设计方案,并对系统中主要电路进行实验和仿真,确定电路参数,最终完成系统的硬件设计、制作和调试。5.用matlab对鉴幅精度进行分析,以进一步提高定位精度。通过一年多的努力,本设计完成了混频电路和鉴幅-鉴相电路的设计任务,并制作了发射电路、倍频电路、接收电路、混频电路,通过调试效果良好。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 本课题的主要研究内容  12
  1.4 三车联锁系统的总体设计方案  12-14
第二章机车定位系统的总体规划  14-29
  2.1 关键技术的选择  14
  2.2 上位机监控系统  14-16
    2.2.1 上位机硬件设计  14-15
    2.2.2 上位机软件总体规划  15
    2.2.3 上位机数据通信程序  15-16
  2.3 下位机随车控制器  16-22
    2.3.1 单片机选型  17-18
    2.3.2 推焦、平煤电流的测量  18-19
    2.3.3 串口通信  19-20
    2.3.4 显示电路  20-21
    2.3.5 下位机软件总体规划  21-22
  2.4 无线通信模块  22-27
    2.4.1 无线通信网络  22-23
    2.4.2 无线传送模块  23-25
    2.4.3 MODBUS 通信协议  25
    2.4.4 通信协议格式  25-26
    2.4.5 CRC 校验的实现  26-27
  2.5 位置数据检测单元  27-29
第三章无线电鉴幅-鉴相定位的基本原理  29-42
  3.1 基于AD8302 的幅相测量原理  29-39
    3.1.1 鉴相的基本原理  29-31
    3.1.2 鉴幅的基本原理  31-32
    3.1.3 AD8302 的功能特性  32
    3.1.4 AD8302 内部结构  32-34
    3.1.5 AD8302 的工作原理  34-36
    3.1.6 利用AD9901 克服AD8302 的二值性  36-39
  3.2 基于AD8302 鉴幅-鉴相定位的基本原理  39-42
    3.2.1 定位的基本思想  39-40
    3.2.2 鉴幅-鉴相定位的具体实现方案  40-42
第四章机车定位的硬件设计  42-63
  4.1 基于鉴幅-鉴相电路的总体设计  42
  4.2 发射机的设计  42-49
    4.2.1 石英晶体振荡器  43-46
    4.2.2 晶体振荡电路  46-47
    4.2.3 发射电路  47-49
  4.3 接收机的设计  49-63
    4.3.1 接收电路  49-50
    4.3.2 混频电路  50-53
    4.3.3 整形电路  53-56
    4.3.4 鉴幅-鉴相电路  56-60
    4.3.5 低通滤波电路  60-61
    4.3.6 AD 模数转换  61-63
第五章结论与展望  63-65
  5.1 工作总结  63
  5.2 无线电鉴幅-鉴相技术的展望  63-65
参考文献  65-67
附录 1  67-69
附录 2  69-71
致谢  71-72
攻读硕士学位论文期间发表的学术论文录  72

基于鉴幅—鉴相的高精度定位系统的设计

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