CN108010334A - 基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法及系统，采集方法包括以下步骤：(1)矩阵雷达发射微波对道路路口进行扫描，将扫描反馈的无车路口数据进行记录，建立对比基数；(2)当车辆到达路口进入检测区域，矩阵雷达检测到扫描区域信号发生变化，对扫描到的信号进行数据分析，并与系统原始数据进行对比，同时对扫描物体进行判断；且矩阵雷达扫描检测区域扫描车辆的信息并对检测区域内的车辆的数量进行计数；(3)矩阵雷达将采集到数据发送给后台数据采集系统；(4)后台的数据采集系统接收到矩阵雷达提供的数据，进行分析数据处理及分析，计算出路口车辆长度、车速、车流量信息数据。

Description

基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法及系统
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法及系统。
背景技术
随着城市经济的繁荣、车辆保有量的增长，城市交通的实时监测管理变得越来越重要，建立稳定可靠的路口车流量采集系统系统是交通管理部门实现路口管理的基础。我国当前城市路口的交通信号灯的控制，绝大多数采用固定相位的控制方式，它最大的优点是控制方式简单、造价低，但由于是采用固定相位的控制，因此不可能根据道路的实际路况来进行改变，因此全增加车辆平均等待的时间，降低行车效率，造成高峰的拥堵。
城市路口车流量采集系统通过建立覆盖城市主干道及路口的信息网络，配备相应的前端感知技术、后端的数据分析软件，实时把路口全面、真实、多样化的信息传送至应用平台，对路口交通运行状况进行监测。同时，公安交通管理部门可以根据现场实际情况，对道路车流进行控制，减少阻塞、保障安全，保证路口交通畅通，实现城市路口的智能管理。
目前国内针对车流量采集主要有以下几种：
(一)以视频为代表的系统，主要是利用现有的视频监控设备，配合视频分析软件，对经过路口的车流量进行采集，但是受限于视频相机安装高度、倾斜角度，光线等问题，会经常遇到大车挡小车的情况，造成漏检。
(二)地感线圈为代表采集系统：地感线圈采集系统采集精度可靠，但受限于一组线圈只能采集一个车道，而为了采集整个道路的车流信息，需要布设多组线圈进行数据采集工作。
因此，现在有必要开发一种利用微波的穿透性强、速度高等特点，建立微波探测矩阵雷达信息采集系统，实现路口车流量的精准采集，为交通管理部门提供精准的车流信息，辅助更好的进行路口交通信号控制的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种利用微波的穿透性强、速度高等特点，建立微波探测矩阵雷达信息采集系统，实现路口车流量的精准采集，为交通管理部门提供精准的车流信息，辅助更好的进行路口交通信号控制的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，包括以下步骤：
(1)矩阵雷达发射微波对道路路口进行扫描，将扫描反馈的无车路口数据进行记录，建立对比基数；
(2)当车辆到达路口进入检测区域，矩阵雷达检测到扫描区域信号发生变化，对扫描到的信号进行数据分析，并与系统原始数据进行对比，同时对扫描物体进行判断；且矩阵雷达扫描检测区域扫描车辆的信息并对检测区域内的车辆的数量进行计数；
(3)矩阵雷达将采集到数据发送给后台数据采集系统；
(4)后台的数据采集系统接收到矩阵雷达提供的数据，进行分析数据处理及分析，计算出路口车辆长度、车速、车流量信息数据。
采用上述技术方案，通过矩阵雷达扫描到检测区域内的信号发生变化，对扫描到的信号进行数据分析，并与系统原始数据进行对比，其中原始数据为通过大量数据分析计算后得出人、车的形态数据，对扫描物体进行判断，即判断是否为人、车等；同时矩阵雷达对扫描到的物体形态进行分析，判断物体形状大小，速度，运行轨迹等信息，并对数据进行记录；再将采集到数据发送给后台的数据采集系统；数据采集系统依据前段矩阵雷达提供的数据，进行分析数据处理及分析，计算出路口车辆长度、车速、车流量等信息数据；利用微波的穿透性强、速度高等特点，建立微波探测矩阵雷达信息采集系统，实现路口车流量的精准采集。
本发明进一步改进在于，该基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法还包括步骤(5)数据采集系统将处理后的数据发送给交通信号控制系统，由交通信号控制系统对数据进行处理，进行道路信号控制。为交通管理部门提供精准的车流信息，辅助更好的进行路口交通信号控制。
本发明进一步改进在于，矩阵雷达进行信息识别的方法包括以下步骤：
1)矩阵雷达发射多波束微波信号对检测区域进行不间断扫描，建立系统阀值；
2)当车辆进入检测区域后，矩阵雷达接收到检测区域的微波波长发生变化，按照既定算法进行分析，得出计算结果；
3)将计算结果与系统阀值比较，计算出是否有物体进入检测区域；
4)矩阵雷达将计算结果和预设的人和车的判断标准进行对比分析，判断进入检测区域的物体的具体类型；同时矩阵雷达对扫描到的物体形态进行分析，判断物体形状大小，速度，运行轨迹等信息，并对数据进行记录；矩阵雷达依据发射的多波束微波信号变化情况，对物体运行轨迹进行判断，同时依据算法和预测模型对物体的最有可能运行的方向进行预测；矩阵雷达依据多波束微波信号波长变化情况，扫描到的检测区域的范围大小、反馈时间差，对物体速度进行计算；
5)矩阵雷达将采集的上述数据发送给后台的数据采集处理系统处理。
本发明进一步改进在于，所述系统阀值是矩阵雷达扫描到检测区域内的无车道路后计算得出的，并根据所述系统阀值建立对比基数。
本发明进一步改进在于，所述预测模型是以物体中心点为圆形区域，进行算法分析。
本发明进一步改进在于，所述步骤(2)中的所述原始数据为通过采集到的数据分析计算后得出人、车的形态数据。
本发明还要解决的技术问题是，提供一种利用微波的穿透性强、速度高等特点，建立微波探测矩阵雷达信息采集系统，实现路口车流量的精准采集，为交通管理部门提供精准的车流信息，辅助更好的进行路口交通信号控制的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统，包括矩阵雷达系统和数据采集系统，所述矩阵雷达系统和数据采集系统通过网络连接。可以采用无线网络连接，也可以采用有线网络连接。
本发明进一步改进在于，所述矩阵雷达系统包括矩阵雷达、第一数据分析模块、第一数据存储模块、矩阵天线模块、电源模块、第一数据接收模块、第一接口模块和微波控制模块，所述第一数据分析模块、第一数据存储模块、矩阵天线模块、电源模块、第一数据接收模块、第一接口模块和微波控制模块均与矩阵雷达双向数据连接；所述第一接口模块采用标准规范的接口协议，便于和识别设备进行数据对接、设备安装调试；第一数据接收模块负责转发和接收矩阵雷达采集的交通路况数据；矩阵天线模块负责对矩阵天线硬件模块进行管理；微波控制模块负责控制微波信号的发射和接收；第一数据存储模块负责将检查的数据进行临时存储；电源模块对矩阵雷达供电进行控制；第一数据分析模块负责对微波波长信号进行分析判断，并与系统阀值对比，得出计算结果。
本发明进一步改进在于，所述数据采集系统包括数据采集系统的控制模块、第二数据存储模块、第二数据分析模块、第二数据接收模块以及第二接口模块，所述第二数据存储模块、第二数据分析模块、第二数据接收模块以及第二接口模块均与所述数据采集系统的控制模块相连接，所述第二数据接收模块负责接收前端矩阵雷达检测数据；所述第二数据分析模块负责对接收的数据进行分析，计算出车流量、速度、占有率、路况信息等数据；所述第二接口模块负责与交通信号控制系统进行数据对接服务；所述第二数据存储模块负责将处理后的数据进行保存。
本发明进一步改进在于，所述数据采集系统采用C语言。
现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1)识别准确率更高，利用微波穿透性强的特点，有效减少车辆漏检、多检情况的发生。
2)除了提供车流量、占有率、车速等基本交通参数外，还可提供车辆运行轨迹，为后期交通信号控制模型的优化提供更多更全面的基础数据
附图说明
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：
图1是本发明的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法的矩阵雷达交通流量采集示意图；
图2是本发明的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法的路口路况检测示意图；
图3是本发明的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统的矩阵雷达硬件框架图；
图4是本发明的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统的数据采集系统软件框架图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例1：如图1-2所示，该基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，包括以下步骤：
(1)矩阵雷达发射微波对道路路口进行扫描，将扫描反馈的无车路口数据进行记录，建立对比基数；
(2)当车辆到达路口进入检测区域，矩阵雷达检测到扫描区域信号发生变化，对扫描到的信号进行数据分析，并与系统原始数据进行对比，同时对扫描物体进行判断；且矩阵雷达扫描检测区域扫描车辆的信息并对检测区域内的车辆的数量进行计数；
(3)矩阵雷达将采集到数据发送给后台数据采集系统；
(4)后台的数据采集系统接收到矩阵雷达提供的数据，进行分析数据处理及分析，计算出路口车辆长度、车速、车流量信息数据；
(5)数据采集系统将处理后的数据发送给交通信号控制系统，由交通信号控制系统对数据进行处理，进行道路信号控制；所述步骤(2)中的所述原始数据为通过采集到的数据分析计算后得出人、车的形态数据。
采用上述技术方案，通过矩阵雷达扫描到检测区域内的信号发生变化，对扫描到的信号进行数据分析，并与系统原始数据进行对比，其中原始数据为通过大量数据分析计算后得出人、车的形态数据，对扫描物体进行判断，即判断是否为人、车等；同时矩阵雷达对扫描到的物体形态进行分析，判断物体形状大小，速度，运行轨迹等信息，并对数据进行记录；再将采集到数据发送给后台的数据采集系统；数据采集系统依据前段矩阵雷达提供的数据，进行分析数据处理及分析，计算出路口车辆长度、车速、车流量等信息数据；利用微波的穿透性强、速度高等特点，建立微波探测矩阵雷达信息采集系统，实现路口车流量的精准采集；为交通管理部门提供精准的车流信息，辅助更好的进行路口交通信号控制。
其中，矩阵雷达进行信息识别的方法包括以下步骤：
1)矩阵雷达发射多波束微波信号对检测区域进行不间断扫描，建立系统阀值；
2)当车辆进入检测区域后，矩阵雷达接收到检测区域的微波波长发生变化，按照既定算法进行分析，得出计算结果；
3)将计算结果与系统阀值比较，计算出是否有物体进入检测区域；
4)矩阵雷达将计算结果和预设的人和车的判断标准进行对比分析，判断进入检测区域的物体的具体类型；同时矩阵雷达对扫描到的物体形态进行分析，判断物体形状大小，速度，运行轨迹等信息，并对数据进行记录；矩阵雷达依据发射的多波束微波信号变化情况，对物体运行轨迹进行判断，同时依据算法和预测模型对物体的最有可能运行的方向进行预测；矩阵雷达依据多波束微波信号波长变化情况，扫描到的检测区域的范围大小、反馈时间差，对物体速度进行计算；
5)矩阵雷达将采集的上述数据发送给后台的数据采集处理系统处理；
其中，所述系统阀值是矩阵雷达扫描到检测区域内的无车道路后计算得出的，并根据所述系统阀值建立对比基数；所述预测模型是以物体中心点为圆形区域，进行算法分析。
实施例2：如图3-4所示，该基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统，包括矩阵雷达系统和数据采集系统，所述矩阵雷达系统和数据采集系统通过网络连接；可以采用无线网络连接，也可以采用有线网络连接；所述矩阵雷达系统包括矩阵雷达、第一数据分析模块、第一数据存储模块、矩阵天线模块、电源模块、第一数据接收模块、第一接口模块和微波控制模块，所述第一数据分析模块、第一数据存储模块、矩阵天线模块、电源模块、第一数据接收模块、第一接口模块和微波控制模块均与矩阵雷达双向数据连接；所述第一接口模块采用标准规范的接口协议，便于和识别设备进行数据对接、设备安装调试；第一数据接收模块负责转发和接收矩阵雷达采集的交通路况数据；矩阵天线模块负责对矩阵天线硬件模块进行管理；微波控制模块负责控制微波信号的发射和接收；第一数据存储模块负责将检查的数据进行临时存储；电源模块对矩阵雷达供电进行控制；第一数据分析模块负责对微波波长信号进行分析判断，并与系统阀值对比，得出计算结果；所述数据采集系统包括数据采集系统的控制模块、第二数据存储模块、第二数据分析模块、第二数据接收模块以及第二接口模块，所述第二数据存储模块、第二数据分析模块、第二数据接收模块以及第二接口模块均与所述数据采集系统的控制模块相连接，所述第二数据接收模块负责接收前端矩阵雷达检测数据；所述第二数据分析模块负责对接收的数据进行分析，计算出车流量、速度、占有率、路况信息等数据；所述第二接口模块负责与交通信号控制系统进行数据对接服务；所述第二数据存储模块负责将处理后的数据进行保存；所述数据采集系统采用C语言。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)矩阵雷达发射微波对道路路口进行扫描，将扫描反馈的无车路口数据进行记录，建立对比基数；
(2)当车辆到达路口进入检测区域，矩阵雷达检测到扫描区域信号发生变化，对扫描到的信号进行数据分析，并与系统原始数据进行对比，同时对扫描物体进行判断；且矩阵雷达扫描检测区域扫描车辆的信息并对检测区域内的车辆的数量进行计数；
(3)矩阵雷达将采集到数据发送给后台数据采集系统；
(4)后台的数据采集系统接收到矩阵雷达提供的数据，进行分析数据处理及分析，计算出路口车辆长度、车速、车流量信息数据。
2.根据权利要求1所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，其特征在于，该基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法还包括步骤(5)数据采集系统将处理后的数据发送给交通信号控制系统，由交通信号控制系统对数据进行处理，进行道路信号控制。
3.根据权利要求1或2所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，其特征在于，矩阵雷达进行信息识别的方法包括以下步骤：
1)矩阵雷达发射多波束微波信号对检测区域进行不间断扫描，建立系统阀值；2)当车辆进入检测区域后，矩阵雷达接收到检测区域的微波波长发生变化，按照既定算法进行分析，得出计算结果；
3)将计算结果与系统阀值比较，计算出是否有物体进入检测区域；
4)矩阵雷达将计算结果和预设的人和车的判断标准进行对比分析，判断进入检测区域的物体的具体类型；同时矩阵雷达对扫描到的物体形态进行分析，判断物体形状大小，速度，运行轨迹等信息，并对数据进行记录；矩阵雷达依据发射的多波束微波信号变化情况，对物体运行轨迹进行判断，同时依据算法和预测模型对物体的最有可能运行的方向进行预测；矩阵雷达依据多波束微波信号波长变化情况，扫描到的检测区域的范围大小、反馈时间差，对物体速度进行计算；
5)矩阵雷达将采集的上述数据发送给后台的数据采集处理系统处理。
4.根据权利要求3所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，其特征在于，所述系统阀值是矩阵雷达扫描到检测区域内的无车道路后计算得出的，并根据所述系统阀值建立对比基数。
5.根据权利要求4所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，其特征在于，所述预测模型是以物体中心点为圆形区域，进行算法分析。
6.根据权利要求3所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述原始数据为通过采集到的数据分析计算后得出人、车的形态数据。
7.一种基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统，其特征在于，包括矩阵雷达系统和数据采集系统，所述矩阵雷达系统和数据采集系统通过网络连接。
8.根据权利要求7所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统，其特征在于，所述矩阵雷达系统包括矩阵雷达、第一数据分析模块、第一数据存储模块、矩阵天线模块、电源模块、第一数据接收模块、第一接口模块和微波控制模块，所述第一数据分析模块、第一数据存储模块、矩阵天线模块、电源模块、第一数据接收模块、第一接口模块和微波控制模块均与矩阵雷达双向数据连接；所述第一接口模块采用标准规范的接口协议，便于和识别设备进行数据对接、设备安装调试；第一数据接收模块负责转发和接收矩阵雷达采集的交通路况数据；矩阵天线模块负责对矩阵天线硬件模块进行管理；微波控制模块负责控制微波信号的发射和接收；第一数据存储模块负责将检查的数据进行临时存储；电源模块对矩阵雷达供电进行控制；第一数据分析模块负责对微波波长信号进行分析判断，并与系统阀值对比，得出计算结果。
9.根据权利要求8所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统包括数据采集系统的控制模块、第二数据存储模块、第二数据分析模块、第二数据接收模块以及第二接口模块，所述第二数据存储模块、第二数据分析模块、第二数据接收模块以及第二接口模块均与所述数据采集系统的控制模块相连接，所述第二数据接收模块负责接收前端矩阵雷达检测数据；所述第二数据分析模块负责对接收的数据进行分析，计算出车流量、速度、占有率、路况信息等数据；所述第二接口模块负责与交通信号控制系统进行数据对接服务；所述第二数据存储模块负责将处理后的数据进行保存。
10.根据权利要求9所述的基于多普勒技术的矩阵雷达的交通数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统采用C语言。
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