CN106019282B - 智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器 - Google Patents

智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN106019282B
CN106019282B CN201610299424.1A CN201610299424A CN106019282B CN 106019282 B CN106019282 B CN 106019282B CN 201610299424 A CN201610299424 A CN 201610299424A CN 106019282 B CN106019282 B CN 106019282B
Authority
CN
China
Prior art keywords
millimeter wave
millimeter
sensor
frequency mixer
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610299424.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106019282A (zh
Inventor
时翔
李晓芳
邢业新
宋依青
徐强
何松
潘群
朱宇光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Institute of Technology
Original Assignee
Changzhou Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Institute of Technology filed Critical Changzhou Institute of Technology
Priority to CN201610299424.1A priority Critical patent/CN106019282B/zh
Publication of CN106019282A publication Critical patent/CN106019282A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106019282B publication Critical patent/CN106019282B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化的传感器，包括毫米波源、功率放大器、毫米波发射天线、毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器、开关、探测信号处理电路、通信信号处理电路、调制器、基带、中央控制机构。本发明兼有探测和通信功能，共用毫米波源、功率放大器、毫米波发射天线，毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器等器件，使得结构简单紧凑，成本低廉，适用于现代智慧交通系统中的车辆防撞探测与车间、车路无线互联。产品一致性高，更适合大规模生产。

Description

智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器
技术领域
本发明属于智能交通信息采集领域，特别涉及一种智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器。
背景技术
从上个世纪八十年代以来，随着社会经济的发展，世界各国普遍面临着交通拥挤、阻塞的问题，日本、美国和西欧等发达国家竞相投入大量资金和人力，开始大规模地进行道路交通运输智能化的研究试验。起初进行道路智慧化功能和车辆智慧化的研究，称为“智慧车辆道路系统(Intelligent Vehicle Highway Systems,IVHS)”。随着研究的不断深入，系统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个道路交通运输现代化的“智慧交通系统(Intelligent Transport Systems,ITS)”。
智慧交通形成一个系统概念，起始于20世纪80年代，其中最具代表性的是美国智慧车辆道路系统(IVHS，1992年)、欧洲高效安全欧洲交通计划(PROMETHEUS，1986年)、欧洲车辆安全道路结构计划(DRIVE，1989年)日本的道路交通信息通信系统(VICS，1995年)。它们共同的特点是：将先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等有效地综合运用于整个交通服务、管理与控制，从而建立起来的一种大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统，以解决日趋恶化的道路交通拥挤、交通事故和环境污染。
美、欧、日是世界上经济发展水平最高的国家和地区，也是世界上ITS开发应用的最好国家。从它们发展情况看，ITS的发展，已不限于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等问题，也成为缓解能源短缺、培育新兴产业、增强国际竞争力、提升国家安全的战略措施。
作为ITS先进传感器技术之一的微波/毫米波传感器，又被称为微波/毫米波交通检测器，与视频检测等相区别。路口通常为多车道、并且具有多车辆、全天候的工作特性。在道路智慧化方面，车流量检测毫米波交通雷达作为主打产品不仅逐步占据欧美市场，而且逐步进入亚洲、中国市场；在车辆智慧化方面，防撞毫米波雷达作为主打产品在丰田、奥迪等高档车型系列已开始列装，并逐步向中、低档车型逐渐覆盖。
中国的ITS起步较晚，与发达国家相比还存在较大差距。1988年北京市从意大利引进了两套电子监控设备，开创了我国城市交通领域使用电子监控设备的先河，随后上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统。二十世纪九十年代中期以来，在科技部、交通部的组织下，我国交通运输界的科学家和工程技术人员开始跟踪ITS技术，并取得了长足进步。1999年11月国家科学技术部批准成立了国家智慧交通系统工程技术研究中心，在交通部、科技部的组织下，该中心完成了“九五”国家重点科技攻关项目“中国智慧交通系统体系框架”、国家基础性科研项目“中国ITS标准体系框架研究”、交通部重点科研项目“智慧运输发展战略研究”等一批关系中国ITS发展的重点项目，为我国顺利实施ITS打下了良好基础。
作为ITS先进传感器技术之一的微波/毫米波传感器毫米波传感器，在车载应用中通常采取调频(FM)雷达体制。
传感器发射信号电压可如下表示：
式中，ω0—载波角频率；Δω—载波角频偏；ΩM—调制角频率。
反射回波信号电压可表示如下：
式中，τ—发射信号与反射回波信号的延迟时间。
(2)式中信号的幅度、相位、频率信息，通过信号处理与目标识别算法，可以得到车辆的大小、距离、速度等信息，从而进行车辆防撞控制。
车载毫米波雷达传感器一般基于单一的雷达探测功能，应用于车辆防撞，而同时能够实现探测和通信功能的毫米波传感器，还未出现。本发明的传感与通信一体复合的毫米波传感器，不仅实现探测的功能，而且实现毫米波无线数据传输功能。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种结构简单、兼有探测和通信功能，成本低廉，特别适用于现代智慧交通系统中的车辆防撞探测与车与车之间、车与路之间无线互联等的智能应用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器：
包括毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3、毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、开关7、探测信号处理电路8、通信信号处理电路9、调制器10、基带11、中央控制机构12；
调制器10、基带11分别通过开关7连接毫米波源1；
毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3依次相连，同时毫米波源1连接混频器6；
毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6依次相连；
分别与混频器6连接的探测信号处理电路8、通信信号处理电路9均与中央控制机构12相连，同时中央控制机构12与开关7相连。
调制器10、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3，组成实现探测功能的毫米波传感器的发射支路；毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、探测信号处理电路8，组成实现探测功能的毫米波传感器的接收支路；基带11、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3，组成实现通信功能的毫米波传感器的发射支路；毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、通信信号处理电路9，组成实现通信功能的毫米波传感器的接收支路。毫米波传感器探测与通信分时工作，二者之间不互相干扰，通过中央控制机构12控制开关7在调制器10和基带11之间的切换实现进行功能切换。
进一步地，毫米波传感器系统基于各个砷化镓功能芯片，进行了多个功能芯片的多芯片集成，毫米波源1与功率放大器2组成传感器的射频发射前端，毫米波源1、低噪声放大器5与混频器6组成传感器的射频接收前端。
进一步地，混频器6为正交混频器，输出正交信号。
进一步地，毫米波发射天线3、毫米波接收天线4与毫米波传感器的发射前端、传感器的接收前端为一体化集成。探测与通信功能共用传感器射频发射前端、传感器射频接收前端、毫米波发射天线3和毫米波接收天线4。结构更加紧凑，产品一致性更高，更适合大规模生产。
本发明具有以下有益效果：
1、毫米波传感器不仅可以通过毫米波雷达探测，实现车辆防撞，而且能够通过毫米波通信，实现车与车之间，车与路之间的无线互联；可以实现探测与通信两种功能，是智慧交通系统车载传感器的重要手段。
2、毫米波传感器实现探测与通信功能的共用器件包括：毫米波源、功率放大器、毫米波发射天线，毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器这些关键器件，同时实现探测与通信功能的同时，简化了系统，降低了成本；
3、本发明结构简单，成本低廉，天线与毫米波传感器的前端采取一体化集成。结构更加紧凑，产品一致性更高，更适合大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例的传感器结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器。
包括毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3、毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、开关7、探测信号处理电路8、通信信号处理电路9、调制器10、基带11、中央控制机构12。
调制器10、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3，组成实现探测功能的毫米波传感器的发射支路；毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6(正交混频器)、毫米波源1、探测信号处理电路8，组成实现探测功能的毫米波传感器的接收支路；基带11、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3，组成实现通信功能的毫米波传感器的发射机；毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、通信信号处理电路9，组成实现通信功能的毫米波传感器的接收支路。
毫米波传感器系统基于毫米波砷化镓功能芯片，进行了多个功能芯片的多芯片级联技术集成，毫米波源1与功率放大器2组成传感器的射频发射前端，毫米波源1、低噪声放大器5与混频器6组成传感器的射频接收前端。毫米波发射天线3、毫米波接收天线4与毫米波传感器前端采取一体化集成。
毫米波传感器探测与通信分时工作，二者之间不互相干扰，通过中央控制机构12控制开关7在调制器10和基带11之间的切换实现进行功能切换。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (2)

1.智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化的传感器，其特征在于：包括毫米波源(1)、功率放大器(2)、毫米波发射天线(3)、毫米波接收天线(4)、低噪声放大器(5)、混频器(6)、开关(7)、探测信号处理电路(8)、通信信号处理电路(9)、调制器(10)、基带(11)、中央控制机构(12)；
所述调制器(10)、所述基带(11)分别通过所述开关(7)连接所述毫米波源(1)；
所述毫米波源(1)、所述功率放大器(2)、所述毫米波发射天线(3)依次相连，同时所述毫米波源(1)连接所述混频器(6)；所述混频器(6)为正交混频器，输出正交信号；
所述毫米波接收天线(4)、所述低噪声放大器(5)、所述混频器(6)依次相连；
分别与所述混频器(6)连接的所述探测信号处理电路(8)、所述通信信号处理电路(9)均与所述中央控制机构(12)相连，同时所述中央控制机构(12)与所述开关(7)相连；
所述毫米波源(1)与所述功率放大器(2)组成传感器的射频发射前端，所述毫米波源(1)、所述低噪声放大器(5)与所述混频器(6)组成传感器的射频接收前端；所述毫米波发射天线(3)、所述毫米波接收天线(4)与所述传感器的射频发射前端、所述传感器的射频接收前端为一体化集成；
它的探测与通信功能的切换通过所述开关(7)在所述调制器(10)和所述基带(11)之间的切换实现，探测与通信功能共用所述传感器射频发射前端、所述传感器射频接收前端、所述毫米波发射天线(3)和所述毫米波接收天线(4)。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：基于砷化镓芯片，进行多芯片集成。
CN201610299424.1A 2016-05-04 2016-05-04 智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器 Active CN106019282B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610299424.1A CN106019282B (zh) 2016-05-04 2016-05-04 智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610299424.1A CN106019282B (zh) 2016-05-04 2016-05-04 智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106019282A CN106019282A (zh) 2016-10-12
CN106019282B true CN106019282B (zh) 2019-02-22

Family

ID=57099035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610299424.1A Active CN106019282B (zh) 2016-05-04 2016-05-04 智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106019282B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110086552B (zh) * 2019-04-28 2021-11-05 深圳市万普拉斯科技有限公司 天线组合设备及移动终端
CN113960692B (zh) * 2021-09-22 2022-10-21 北京金茂绿建科技有限公司 毫米波的感知方法、装置、电子设备和存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102236094A (zh) * 2010-04-21 2011-11-09 武汉滨湖电子有限责任公司 雷达探测与微波通信功能一体化方法
CN203310994U (zh) * 2013-07-05 2013-11-27 黄淮学院 毫米波汽车防撞雷达装置
CN103576143A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 奥迪股份公司 机动车的雷达传感器、机动车和通信方法
CN103901404A (zh) * 2014-03-14 2014-07-02 中国工程物理研究院电子工程研究所 适用于太赫兹雷达和通信系统的mmaop架构
CN203825192U (zh) * 2014-04-10 2014-09-10 河海大学 一种实现车与车通信的汽车防撞雷达系统
CN105425218A (zh) * 2015-12-31 2016-03-23 电子科技大学 一种雷达-通信一体化实现方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102236094A (zh) * 2010-04-21 2011-11-09 武汉滨湖电子有限责任公司 雷达探测与微波通信功能一体化方法
CN103576143A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 奥迪股份公司 机动车的雷达传感器、机动车和通信方法
CN203310994U (zh) * 2013-07-05 2013-11-27 黄淮学院 毫米波汽车防撞雷达装置
CN103901404A (zh) * 2014-03-14 2014-07-02 中国工程物理研究院电子工程研究所 适用于太赫兹雷达和通信系统的mmaop架构
CN203825192U (zh) * 2014-04-10 2014-09-10 河海大学 一种实现车与车通信的汽车防撞雷达系统
CN105425218A (zh) * 2015-12-31 2016-03-23 电子科技大学 一种雷达-通信一体化实现方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106019282A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101976864B (zh) 一种电动汽车非接触式移动智能充电方法及其系统
CN103747521B (zh) 基于移动通信终端射频识别的实时定位方法及系统
CN104166124B (zh) 一种多频段毫米波防撞雷达接收机
CN201383004Y (zh) 一种智能交通车辆检测雷达
CN107037495A (zh) 一种超宽带双模毫米波主被动复合探测器
CN105550618B (zh) 可信可控的车辆电子身份信息采集装置
CN105319546A (zh) 多目标雷达及其所采用的数字信号处理方法
CN207164245U (zh) 一种etc闸口的来车检测系统
CN106019282B (zh) 智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器
CN109993841A (zh) 多模路侧单元rsu设备与不停车电子收费etc系统
CN112672319A (zh) 一种融合etc功能的路测系统及设备
CN103078686A (zh) 用于降低etc系统中邻道干扰的方法、系统及装置
CN104680778A (zh) 一种智能化车联网系统
CN204103901U (zh) 多频段毫米波通信发射机
CN214428764U (zh) 一种共用天线设备
CN203930049U (zh) 多频段毫米波防撞雷达接收机
CN202041996U (zh) 车载单元
CN108551349A (zh) 一种多频段毫米波发射机
CN104104397B (zh) 一种多频段毫米波通信发射机
CN103176165A (zh) 一种车载单元定位装置及方法
CN102890763A (zh) 抑制临道干扰的方法、耦合器及阅读器
CN104376717A (zh) 一种公务车辆智能管理系统
JP4460706B2 (ja) ゲートシステム
CN206224801U (zh) 一种超声测距的车辆检测装置
TWI579578B (zh) 停車位狀態感測系統與方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant