CN111105510B - 基于统计先验的etc雷达信号产生方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于统计先验的ETC雷达信号产生方法、装置、系统及存储介质，属于ETC技术领域，用于解决目前单一检测方法无法适应不同路况的技术问题，具体采用的技术方案为：获取收费卡口一段时间内的路况信息，所述路况信息包括车辆数量和速度；根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求。本发明的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法、装置、系统及存储介质具有响应速度快、减少目标漏报等优点。

Description

基于统计先验的ETC雷达信号产生方法、系统及存储介质
技术领域
本发明主要涉及ETC技术领域，具体涉及一种基于统计先验的ETC雷达信号产生方法、系统及存储介质。
背景技术
随着电子不停车收费系统(ETC)的大范围推广，对ETC系统的性能要求越来越高。ETC系统是通过位于收费卡口的电子设备与车载电子标签进行无线通信交互，从而完成全自动无人值守扣费。具体来说，ETC系统首先通过主动、被动探测手段(如地感线圈、摄像头、电磁波束感应等)确定是否有来车，确定来车后，通过收费卡口电子设备与车载电子标签进行扣费操作，扣费完成后，卡口进行抬杠操作，使得已扣费车辆通行。与传统人工收费窗口相比，ETC系统能够极大提高高速收费站点的通行效率、减少拥堵，因而受到青睐。ETC系统需要保证一车一扣费、一车一抬杠，防止出现目标漏扣费、多扣费的情况。而目前的探测方法存在以下不足：
地感线圈检测方法：在收费卡口地面布置地感线圈，通过感应地面的震动强度来判断当前是否有车辆通过；该方法的优点是探测准确率高，能够准确区分是否有车辆通过；缺点是只能安装到特定位置，不可移动；不能实时确定目标位于什么位置；容易损坏等等；
摄像头检测方法：通过布置摄像头，监控是否有车通过卡口；优点是能够提前车辆的车牌信息；缺点是无法确定目标距离、容易因为前后车遮挡导致目标漏报；计算时间慢，响应时间长；
ETC设备相控阵波束探测方法：通过ETC电子设备发射具有指向信息的电磁波；该电磁波覆盖一定的地面范围；当带有电子标签的车辆经过该地面区域时，ETC电子设备既能够探测到；该方法的缺点是相控阵波束只能覆盖一小段距离，容易出现漏报等问题；
简单的毫米波雷达检测方法：该方法发射固定模式的毫米波，探测一定范围内出现的目标；优点是能够实时跟踪目标距离，从而使ETC系统能够更加准确地进行扣费；缺点是单一模式不能够满足低速、拥堵等情况下的适应性要求，因而可能导致漏报问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种响应速度快、减少目标漏报的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法、系统及存储介质。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，包括步骤：
1)获取收费卡口一段时间内的路况信息，所述路况信息包括车辆数量和速度；
2)根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤1)中，所述路况分为低流量模式和高流量模式。
在步骤1)中，低流量模式和高流量模式的判断过程为：
1.1)设定低流量模式时的判断门限为[N1，V1]，设定高流量模式的判断门限为[N2，V2]；获取一段时间T内，通过卡口车辆数量为n，通过卡口车辆的平均车速为v；
1.2)当n<N1||v>V1时，则判断为低流量模式；当n>N2||v<V2，则判断为高流量模式。
在步骤2)中，根据低流量模式或高流量模式调整ETC雷达波形的脉冲重复周期。
在步骤2)中，在路况为低流量模式时，对应的ETC雷达信号的脉冲重复周期为T1；在在路况为高流量模式时，对应的ETC雷达信号的脉冲重复周期为T2；其中T1>T2。
在步骤1)中，通过雷达获取收费卡口一段时间内的路况信息。
本发明进一步公开了一种基于统计先验的ETC雷达信号产生装置，包括
路况信息获取模块，用于获取收费卡口一段时间内的路况信息，所述路况信息包括车辆数量和速度；
雷达信号配置模块，用于根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求。
本发明还公开了一种基于统计先验的ETC雷达信号产生系统，包括
第一程序模块，用于获取收费卡口一段时间内的路况信息，所述路况信息包括车辆数量和速度；
第二程序模块，用于根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求。
本发明进一步公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，在雷达运行过程中，通过路况信息动态修改雷达发射波形，从而达到满足不同车流量状态下的ETC目标检测需求，既能够快速响应高速目标，又能从拥堵状态检测分辨出多个目标，以减少目标漏报。
本发明的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，使用毫米波雷达，从而能够稳定跟踪车辆，提供目标准确的速度及距离信息，以及车头车尾信息；通过统计当前一段时间内的车流量情况，包括车速、车频次等信息，确定当前卡口是否为空闲状态或拥堵状态，再根据得到的状态信息实时确定雷达发射波形及检测方法，从而在拥堵情况下也能够准确跟踪车辆、区分前后车，保证不漏报。
附图说明
图1为本发明的方法在实施例的流程图。
图2为本发明的方法在具体应用时的实施例图。
图3为本发明中低流量模式对应的雷达信号波形图。
图4为本发明中高流量模式对应的雷达信号波形图。
图5为本发明中FMCW信号序列图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，本实施例的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，包括步骤：
1)获取收费卡口一段时间内的路况信息，路况信息包括车辆数量和速度；
2)根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求。
本发明的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，在雷达运行过程中，通过路况信息动态修改雷达发射波形，从而达到满足不同车流量状态下的ETC目标检测需求，既能够快速响应高速目标，又能从拥堵状态检测分辨出多个目标，以减少目标漏报。
本实施例中，在步骤1)中，路况分为低流量模式和高流量模式，具体判断过程为：
1.1)设定低流量模式时的判断门限为[N1，V1]，设定高流量模式的判断门限为[N2，V2]；获取一段时间T内，通过卡口车辆数量为n，通过卡口车辆的平均车速为v；
1.2)当n<N1||v>V1时，则判断为低流量模式，即通过车辆少且车速度较快；当n>N2||v<V2，则判断为高流量模式，即通过车辆多且车辆速度慢。
本实施例中，在步骤2)中，根据低流量模式或高流量模式调整ETC雷达波形的脉冲重复周期。具体地，在路况为低流量模式时，对应的ETC雷达信号的脉冲重复周期为T1，设为第一组雷达信号；在在路况为高流量模式时，对应的ETC雷达信号的脉冲重复周期为T2，设为第二雷达信号，其中T1>T2。如图3所示，第一组雷达信号Tchirp大，距离分辨力小，测距较远，从而便于车辆高速通过卡口时，能够在较远的地方及时检查出目标，通知ETC系统，使得系统能够及时进行捕捉扣分。如图4所示，Tchirp小，测速精度高，在拥堵车慢速行驶中，也能通过高精度速度测量来区分目标，防止漏报情况；同时，也能够从静止杂波中分离出慢速运动目标，提高检查灵敏度。
当然，在其它实施例中，也可以预先调制多个发射波形，以匹配不同程度的路况信息，从而能够进一步提高灵敏度。
本实施例中，在步骤1)中，通过雷达获取收费卡口一段时间内的路况信息。其中毫米波雷达通过发射多个周期的频率调制连续波(FMCW，Frequency Modulation ContinuousWave)信号，每一个扫频周期为Tchirp，可以对于多目标场景中的每个目标同时进行距离和径向速度测量，发射的波形如图5所示。
其中脉冲重复周期是一个重要的参数，一个短时的Tchirp其回波信号去斜后的信号频率fB为一个负的频率。回波信号混频后，基带信号通过FFT可以测量差频信号fB。目标距离R可以通过差频信号fB和相对延迟τ，目标距离R为
Figure GDA0003357709110000041
其中c表示光速，Tchirp和表示重复周期和fSW信号带宽；
目标速度为：
Figure GDA0003357709110000042
本发明的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，使用毫米波雷达，从而能够稳定跟踪车辆，提供目标准确的速度及距离信息，以及车头车尾信息；通过统计当前一段时间内的车流量情况，包括车速、车频次等信息，确定当前卡口是否为空闲状态或拥堵状态，再根据得到的状态信息实时确定雷达发射波形及检测方法，从而在拥堵情况下也能够准确跟踪车辆、区分前后车，保证不漏报。
本发明还公开了一种基于统计先验的ETC雷达信号产生装置，包括
路况信息获取模块，用于获取收费卡口一段时间内的路况信息，路况信息包括车辆数量和速度；
雷达信号配置模块，用于根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求。
本发明的基于统计先验的ETC雷达信号产生装置，用于执行如上方法所述的优点，而且结构简单。
本发明进一步公开了一种基于统计先验的ETC雷达信号产生系统，包括
第一程序模块，用于获取收费卡口一段时间内的路况信息，路况信息包括车辆数量和速度；
第二程序模块，用于根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求。
本发明还公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法的步骤。本发明进一步公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法的步骤。
本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，其特征在于，包括步骤：
1)获取收费卡口一段时间内的路况信息，所述路况信息包括车辆数量和速度；
2)根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求；
在步骤1)中，所述路况分为低流量模式和高流量模式；
在步骤2)中，根据低流量模式或高流量模式调整ETC雷达波形的脉冲重复周期。
2.根据权利要求1所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，其特征在于，在步骤1)中，低流量模式和高流量模式的判断过程为：
1.1)设定低流量模式时的判断门限为[N1,V1]，设定高流量模式的判断门限为[N2,V2]；获取一段时间T内，通过卡口车辆数量为n，通过卡口车辆的平均车速为v；
1.2)当n<N1||v>V1时，则判断为低流量模式；当n>N2||v<V2，则判断为高流量模式。
3.根据权利要求1所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，其特征在于，在步骤2)中，在路况为低流量模式时，对应的ETC雷达信号的脉冲重复周期为T1；在在路况为高流量模式时，对应的ETC雷达信号的脉冲重复周期为T2；其中T1>T2。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法，其特征在于，在步骤1)中，通过雷达获取收费卡口一段时间内的路况信息。
5.一种基于统计先验的ETC雷达信号产生装置，其特征在于，包括
路况信息获取模块，用于获取收费卡口一段时间内的路况信息，所述路况信息包括车辆数量和速度；
雷达信号配置模块，用于根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求；
在路况信息获取模块中，所述路况分为低流量模式和高流量模式；
在雷达信号配置模块中，根据低流量模式或高流量模式调整ETC雷达波形的脉冲重复周期。
6.一种基于统计先验的ETC雷达信号产生系统，其特征在于，包括
第一程序模块，用于获取收费卡口一段时间内的路况信息，所述路况信息包括车辆数量和速度；
第二程序模块，用于根据收费卡口一段时间内的路况信息，配置相对应的ETC雷达波形以适应不同路况的探测需求；
在第一程序模块中，所述路况分为低流量模式和高流量模式；
在第二程序模块中，根据低流量模式或高流量模式调整ETC雷达波形的脉冲重复周期。
7.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-4中任意一项所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法的步骤。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-4中任意一项所述的基于统计先验的ETC雷达信号产生方法的步骤。
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