文献综述
交通运输是国家经济发展的基础，近年来随着我国经济的高速发展，高速公路与高铁都得到了飞速的发展，智能交通已经成为了交通运输建设的一大趋势。车辆速度是影响交通安全与智能化的主要因素，随着车速的不断提高和车流量的不断增大，对车辆速度测量系统实时性与精度的要求也越来越高。传统的光电测速、视频测速以及线圈测速等方法已经逐渐不能满足高实时性、高精度的测量要求，雷达测速凭借其测速快、测量准确以及可移动测量等优点，已经成为交通运输中运用最广泛的测速方法。
目前，国内多数雷达测速系统都使用DSP作为处理芯片，但是随着FPGA技术的不断发展，使得FPGA在数字信号处理领域显示出特有的优势，特别是在进行大点数FFT计算时，FPGA并行设计的特点将极大地提升处理速度，这使得基于FPGA的测速系统设计将具有很大的实时性优势。
对于国内外雷达及其他各类测速系统的研究现状的参考文献，如任慧麟发表的《基于DSP与 FPGA的雷达测速系统研究》，转动测速是利用轮轴旋转产生的信息进行测量，属于间接的测量方式，存在着许多弱点，尤其是对测量精度要求越来越苛刻的今天。因线路条件、刹车和启动等情况的存在，列车运行时不可避免的会存在打滑空转等现象；车轮在工作一段时间后，还会出现形变、磨损等现象，这些因素将直接影响转动测速的测量精度。卫星定位测速是一种直接测量方式，实时性连续性好的优点，且测量装置小巧简单，价格便宜，但受地形限制，在山区和隧道内，会存在信号盲区，精度差。而本文研究的雷达测速是基于多普勒效应的一种直接测速装置，可靠性高，不受地形影响。测速雷达安装在列车底部，它随着列车一起运动，并以一定的发射角向轨面发射电磁波。在雷达天线的径向方向，会因列车的运动而产生一个速度分量，根据多普勒频移效应原理，雷达的发射波和反射波之间会产生频差，这个频差直接反应了机车的运行速度。基于多普勒效应的测速原理使得雷达测速仪可以有效防止列车车轮打滑、空转以及车轮磨损变形等造成的影响，具备全天候，全路段，实时连续的测速能力。随着微波技术与数字信号处理技术的快速发展，将雷达用于速度测量越来越受到重视，公路交通监管领域已普遍采用了雷达测速技术。应用于列车运行监控的测速雷达也已有部分产品投入试验阶段。JR东日本铁路公司成功地开发出毫米波非接触型速度计，其测量误差约为0.1%，测量时间也仅需要10 毫秒；德国德意达公司的DRS05a型雷达测速传感器测速范围最高可达600KM/h，测速精度为0.1%。国内类似产品有湖南湘依公司于2004年推出的LDCS-1型机车测速雷达，但在精度与可靠性方面与国外同类产品相比还有不小差距。
通过分析了各种测速装置的特点，说明了此次毕业设计的研究意义。采用雷达测速原理测量列车速度，具有可靠性高，测速精度好，易于应用等优点，是高速交通工具测速的未来发展方向。雷达测速属于直接测量方式，可以测出列车相对地面的实际运行速度，若将这种测速装置和传统的光电脉冲测速传感器配合使用，则可以有效车轮空转和打滑等异常情况，可以为驾驶员提供及时准确的驾车运行信息，更能保证行驶的安全。此类的文献还有王斌，刘昭度发表的《车用测距雷达研究进展》，张武娟发表的《雷达测速在列车运行中的研究与运用》，及陈亮的《数字便携式雷达测速仪》。
而雷达测速信号处理的发展过程以及发展趋势，参考梁丽发表的《基于FPGA的雷达信号处理系统设计》。自二十世纪四十年代雷达诞生以来,经过几十年的发展,雷达信号处理的研究取得了长足的进展。五十年代实现了抑制杂波的时域滤波和对复杂信号的匹配滤波六十年代实现了对有源干扰的空域滤波,并提出了对变化环境的自适应滤波六十年代以来,由于数字电路技术的实际应用和不断发展,使雷达的整体性能大幅度提高。进入到八十年代之后,微电子技术,特别是微处理器技术的发展,使雷达信号处理完成了从模拟到数字的转化延伸了雷达信号测速的应用范围。在研制和生产中,由于通用化、系列化、模块化在缩短新型号的研制周期、加速旧型号的改进、提高产品质量和可靠性以及维修性方面具有重要的意义,越来越被人们重视。微电子技术的发展,特别是大规模集成电路和超大规模集成电路工的迅速发展及专用集成电路和可编程信号处理器的应用,使得在雷达测速信号处理中,对广泛应用的数据采集、数字脉冲压缩、数字滤波、恒虚警等能进行模块化不仅是完全必要的,而且也是可行的。
关于雷达测速的测量原理，针对设计需求讨论多普勒效应，参考李锦明、张虎威发表的《基于 FPGA的多普勒雷达测速系统设计》。多普勒效应是指当波源和接收物体间存在径向相对移动时，接收波的频率将会发生变化。波源移向接收物体时接收波频率变高，而波源背离接收物体时接收频率变低，发射波与接收波的频率差就是运动物体的多普勒频移。多普勒雷达有多种类型，按其发射信号的形式，基本可以分成脉冲多普勒雷达和连续波多普勒雷达两大类。根据其发射频率是否可以受调制，也即其发射电磁波的频率是否可以动态的改变，连续波多普勒雷达也被分成了两大类，包括带频率调制器的调频连续波多普勒雷达和简单的连续波多普勒雷达；脉冲多普勒雷达间歇性工作，它也拥有两种体制，是按照其信号相干性来区分的。当被测车辆向雷达运动时，根据多普勒效应，车辆的接收频率f0会随着车速的变化而变化:f0=[（c－v）/v]f1,式中f1为微波雷达发射的电磁波频率; c 为光速; v为车辆运行的速度。同理，反射波的频率f2也会发生改变:f2=[v/(c v)]f0,可以得出发射频率与接收频率的关系:
f2=[(c－v)/(c v)]f1,因此，可以得出被测车辆的多普勒频移:
fd= f1－f2asymp;(2v/c)f1。最后可以得到车辆运行的速度，其计算公式为
