CN112099012A - 非接触式自组网交通雷达探测方法、系统、装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于计算机，嵌入式，导航定位，射频雷达技术领域，公开了一种非接触式自组网交通雷达探测方法、系统、装置及应用，道路路口处间隔分布着若干自组网车辆人员交通雷达探测装置；当探测到来车时，将车速、车流量信息传送到终端管理与预警系统，终端管理与预警系统会对接收到的信息进行判断处理；连续波雷达通过比较任意时刻回波信号频率与此时刻发射信号的频率之差的方法得到目标的距离信息，距离正比于两者发射信号的频率差，目标的径向速度和距离可由测量时刻回波信号的频率与此时刻发射信号的频率差处理后得到，探测道路上行驶中车辆的速度信息。本发明对不遵守交通规则的车辆进行预警处理；对被探测到的道路场景进行实时数据保存。
Description
技术领域
本发明属于计算机，嵌入式，导航定位，射频雷达技术领域，尤其涉及一种非接触式自组网交通雷达探测方法、系统、装置及应用。
背景技术
目前，随着车辆保有量的不断增加，由于车辆违法超速行驶，使得交通事故已成为一种严重且常见的意外伤害，其已成为社会发展巨大负担。在交通信息采集方面，最先使用的是接触式的交通信息采集技术，主要通过压电、压力管探测、环形线圈探测和磁力式探测。主要使用方式是将传感器埋藏在公路下，当汽车经过时会引起相应的压力、电场或磁场变化，然后将其转换成所需要的交通信息。目前为止，路面接触式采集技术已经很成熟，并且在交通信息采集领域占据着主要地位。但由于越来越多的车辆对道路的压力导致这种装置的寿命越来越短，并且路基下沉、盐碱和冰冻等会严重影响装置的使用，且其安装维护需要中断交通、破坏路面，因此接触式交通信息采集的成本很大。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：接触式装置安装维护困难，使用寿命短且成本较高。
解决以上问题及缺陷的难度为：解决上述问题的难度在于所使用的非接触式交通信息采集装置有安装条件限制，在车速测量方面准确度有待提高。
解决以上问题及缺陷的意义为：接触式采集装置在市场上占绝大多数，由于其存在固有的缺点，非接触式采集方式必将取代接触式采集方式，这样既有利于设备的维护，而且设备寿命长且成本低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非接触式自组网交通雷达探测方法、系统、装置及应用。
本发明是这样实现的，一种非接触式自组网交通雷达探测方法，所述非接触式自组网交通雷达探测方法包括：
在道路路口处，其间隔分布着若干自组网车辆人员交通雷达探测装置，对行驶车辆探测，其以有线方式自组网互联；
当有装置探测到来车时，基于车速、车流量信息，将车速、车流量信息传送到终端管理与预警系统，终端管理与预警系统会对接收到的信息进行判断处理；
连续波雷达通过比较任意时刻回波信号频率与此时刻发射信号的频率之差的方法来得到目标的距离信息，距离正比于两者发射信号的频率差，目标的径向速度和距离可由测量时刻回波信号的频率与此时刻发射信号的频率差处理后得到，探测道路上行驶中车辆的速度信息。
进一步，所述非接触式自组网交通雷达探测方法的射频信号的发送与接收均由雷达微带天线电路板完成。
进一步，所述非接触式自组网交通雷达探测方法当有超速车辆时，终端管理系统自动会截取摄像头传来的非法超速视频。
进一步，所述非接触式自组网交通雷达探测方法各装置内部设有连续波雷达用于对行驶车辆探测，其以有线方式自组网互联。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述非接触式自组网交通雷达探测方法的非接触式自组网交通雷达探测系统，所述非接触式自组网交通雷达探测系统包括：
前端雷达模块，用于对行驶车辆探测；
终端与预警模块，用于对接收到的信息进行判断处理，当有超速车辆时，终端管理系统自动会截取摄像头传来的非法超速视频。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述非接触式自组网交通雷达探测系统的非接触式自组网交通雷达探测装置，所述非接触式自组网交通雷达探测装置包括：节点雷达封装外壳、雷达微带天线保护罩、雷达微带天线电路板、雷达中频处理板、北斗卫星信号接收系统、电源接口、模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理器、电源稳压系统、前端无线通信模块及天线、通信接口、通信模块、终端硬件封装机箱外壳、中央处理器、通信接口、语音报警系统、数据记录与存储系统；
节点雷达封装外壳内部安装有雷达中频处理板、北斗卫星信号接收系统、电源接口、模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理器、电源稳压系统、前端无线通信模块及天线、通信接口，雷达微带天线电路板安装在节点雷达封装外壳上，雷达微带天线保护罩与雷达微带天线电路板连接；
通信模块、语音报警系统安装在终端硬件封装机箱外壳的顶部，通信接口安装在终端硬件封装机箱外壳的后端，终端硬件封装机箱外壳的内部安装有中央处理器、数据记录与存储系统。
进一步，所述雷达微带天线电路板包括微带天线振子，天线振子向外发射和接受电磁波，其与射频芯片相应管脚相连接。
进一步，所述雷达中频处理板至少包括电源稳压系统、模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理，其中电源稳压系统为模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理器提供所需电压电流。
进一步，所述中央处理器至少包括信号接口单元、时钟单元、乘法器单元和中频放大器单元，乘法器单元用于加速处理雷达信号。
本发明的另一目的在于提供一种车辆实时监测系统，所述车辆实时监测系统安装有所述的非接触式自组网交通雷达探测装置。
结合上述的所有技术方案及建立模型，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明的节点雷达封装外壳为绝缘塑料，连接到雷达固定桩，用于隔离内部电压，保证安全。基于交通安全问题的考虑，以较低的成本和应用上的创新设计了一种自组网车辆人员交通雷达探测系统，全天候对监控点的过往车辆状况实时检测及记录每台车辆行驶情况；对速度违法车辆实时监控及车辆过道双重报警；有效避免单一使用摄像头受光强影响过大、拍摄图像不清晰，对车辆不能实时监控；可对不遵守交通规则的车辆进行预警处理；可对被探测到的道路场景进行实时数据保存。本发明属于一种道路安防检测与预警系统，具体涉及多点雷达探测，恒虚警算法，报警显示终端，数据处理与存储。
本发明的另一目的是通过在JAVA平台仿真验证，并通过上述装置输出一天内的车流量和车速两种交通参数。
交通流量数据仿真算法实现如下：
1)依次取每分钟内所有车辆数据放入List集合allTargets中；
2)新建Set集合set；
3)遍历allTargets，将所有“Id”添加到set中，利用Set集合自动去重属性，得到流量为set.size()；
平均速度数据仿真算法实现如下：
1)依次取每分钟内所有车辆数据放入List集合allTargets中；
2)新建对象targetsMap<key,value>，其中，key为车辆“Id”，value为该“Id”车辆的平均速度；
3)遍历allTargets，若targetsMap中存在当前“Id”的数据，则该“Id”的车辆平均速度为：
v＝(targetMap.get(req.getID()).doubleValue()+req.getPy())/2
若不存在当前“Id”的数据，则该“Id”的车辆平均速度为：
v＝req.getPy()
同时将结果保存到targetsMap中；
4)得到targetsMap后，遍历targetsMap，求所有车辆的平均速度，即：
for(Entry<Integer,Double>entry:targetMap.entrySet())
{
sum+＝entry.getValue()；
}
Double average＝sum/targetMap.size()；
average为最终道路平均速度。
结合上述算法实时监测车速和车流量。当有装置探测到来车时，其会基于车速信息，全天候对监控点的过往车辆状况实时检测及记录每台车辆行驶情况，对速度违法车辆实时监控及车辆过道双重报警，有效避免单一使用摄像头受光强影响过大、拍摄图像不清晰，对车辆不能实时监控。本装置可对不遵守交通规则的车辆进行预警处理，可对被探测到的道路场景进行实时数据保存。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的非接触式自组网交通雷达探测方法流程图。
图2是本发明实施例提供的非接触式自组网交通雷达探测系统的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的前端雷达模块结构示意图。
图4是本发明实施例提供的终端与预警模块结构示意图。
图5是本发明实施例提供的来车探测整体工作示意图。
图6是本发明实施例提供的雷达视频同步展示平台示意图。
图7是本发明实施例提供的一天内交通流量变化情况示意图。
图8是本发明实施例提供的一天内平均速度变化情况示意图。
图中：1、节点雷达封装外壳；2、雷达微带天线保护罩；3、雷达微带天线电路板；4、雷达中频处理板；5、北斗卫星信号接收系统；6、电源接口；7、模数转化模块；8、数字信号处理器；9、中央微处理器；10、电源稳压系统；11、前端无线通信模块及天线；12、通信接口；13、通信模块；14、终端硬件封装机箱外壳；15、中央处理器；16、通信接口；17、语音报警系统；18、数据记录与存储系统；19、前端雷达模块；20、终端与预警模块；21、摄像机；22、完成品雷达；23、供电电池；24、装置三脚架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非接触式自组网交通雷达探测方法、系统、装置及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明提供的非接触式自组网交通雷达探测方法包括以下步骤：
S101：在道路路口处，其间隔分布着若干自组网车辆人员交通雷达探测装置，各装置内部设有连续波雷达用于对行驶车辆探测，其以有线方式自组网互联。
S102：当有装置探测到来车时，其会基于车速、车流量等信息，将车速、车流量信息传送到终端管理与预警系统，终端管理与预警系统会对接收到的信息进行判断处理，当有超速车辆时，终端管理系统自动会截取摄像头传来的非法超速视频。
S103：连续波雷达通过比较任意时刻回波信号的频率与此时刻发射信号的频率之差的方法来得到目标的距离信息，距离正比于两者的频率差，目标的径向速度和距离可由测量的二者频率差处理后得到，探测道路上行驶中车辆的速度等信息。其中射频信号的发送与接收均由雷达微带天线电路板完成。
本发明提供的非接触式自组网交通雷达探测方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1仅仅是本发明提供的非接触式自组网交通雷达探测方法一个具体实施例而已。
如图2所示，本发明提供的非接触式自组网交通雷达探测系统包括：
前端雷达模块19，用于对行驶车辆探测。
终端与预警模块20，用于对接收到的信息进行判断处理，当有超速车辆时，终端管理系统自动会截取摄像头传来的非法超速视频。
前端雷达模块19包括：1、节点雷达封装外壳；2、雷达微带天线保护罩；3、雷达微带天线电路板；4、雷达中频处理板；5、北斗卫星信号接收系统；6、电源接口；7、模数转化模块；8、数字信号处理器；9、中央微处理器；10、电源稳压系统；11、前端无线通信模块及天线；12、通信接口；13、通信模块；14、终端硬件封装机箱外壳；15、中央处理器；16、通信接口；17、语音报警系统；18、数据记录与存储系统。
终端与预警模块20包括：通信模块13、终端硬件封装机箱外壳14、中央处理器15、通信接口16、语音报警系统17、数据记录与存储系统18。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图3-4所示，本发明提供的非接触式自组网交通雷达探测装置包括：节点雷达封装外壳1、雷达微带天线保护罩2、雷达微带天线电路板3、雷达中频处理板4、北斗卫星信号接收系统5、电源接口6、模数转化模块7、数字信号处理器8、中央微处理器9、电源稳压系统10、前端无线通信模块及天线11、通信接口12、通信模块13、终端硬件封装机箱外壳14、中央处理器15、通信接口16、语音报警系统17、数据记录与存储系统18。
节点雷达封装外壳1内部安装有雷达中频处理板4、北斗卫星信号接收系统5、电源接口6、模数转化模块7、数字信号处理器8、中央微处理器9、电源稳压系统10、前端无线通信模块及天线11、通信接口12，雷达微带天线电路板3安装在节点雷达封装外壳1上，雷达微带天线保护罩2与雷达微带天线电路板3连接。
通信模块13、语音报警系统17安装在终端硬件封装机箱外壳14的顶部，通信接口16安装在终端硬件封装机箱外壳14的后端，终端硬件封装机箱外壳14的内部安装有中央处理器15、数据记录与存储系统18。
雷达微带天线电路板3包括微带天线振子，天线振子是能够向外发射和接受电磁波，其与射频芯片相应管脚相连接。
雷达中频处理板4至少包括电源稳压系统10、模数转化模块7、数字信号处理器8、中央微处理器9，其中电源稳压系统10为模数转化模块7、数字信号处理器8、中央微处理器9提供所需电压电流。
中央处理器9至少包括信号接口单元、时钟单元、乘法器单元和中频放大器单元，该乘法器单元主要用于加速处理雷达信号。
本发明连续波雷达通过比较任意时刻回波信号的频率与此时刻发射信号的频率之差的方法来得到目标的距离信息，距离正比于两者的频率差，目标的径向速度和距离可由测量的二者频率差处理后得到，从而探测道路上行驶中车辆的速度等信息。其中射频信号的发送与接收均由雷达微带天线电路板完成。在道路路口处，其间隔分布着若干自组网车辆人员交通雷达探测装置，各装置内部设有连续波雷达用于对行驶车辆探测，其以有线方式自组网互联。当有装置探测到来车时，其会基于车速、车流量等信息，将车速、车流量信息传送到终端管理与预警系统，终端管理与预警系统会对接收到的信息进行判断处理，当有超速车辆时，终端管理系统自动会截取摄像头传来的非法超速视频。基于上述的检测与数据处理方式，本系统实现了对机动车的实时监控功能。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种非接触式自组网交通雷达探测方法，其特征在于，所述非接触式自组网交通雷达探测方法包括：
在道路路口处，其间隔分布着若干自组网车辆人员交通雷达探测装置，对行驶车辆探测，其以有线方式自组网互联；
当有装置探测到来车时，基于车速、车流量信息，将车速、车流量信息传送到终端管理与预警系统，终端管理与预警系统会对接收到的信息进行判断处理；距离正比于两者发射信号的频率差；
连续波雷达通过比较任意时刻回波信号频率与此时刻发射信号的频率之差的方法来得到目标的距离信息，目标的径向速度和距离可由测量时刻回波信号的频率与此时刻发射信号的频率差处理后得到，探测道路上行驶中车辆的速度信息。
2.如权利要求1所述的非接触式自组网交通雷达探测方法，其特征在于，所述非接触式自组网交通雷达探测方法的射频信号的发送与接收均由雷达微带天线电路板完成。
3.如权利要求1所述的非接触式自组网交通雷达探测方法，其特征在于，所述非接触式自组网交通雷达探测方法当有超速车辆时，终端管理系统自动会截取摄像头传来的非法超速视频。
4.如权利要求1所述的非接触式自组网交通雷达探测方法，其特征在于，所述非接触式自组网交通雷达探测方法各装置内部设有连续波雷达用于对行驶车辆探测，其以有线方式自组网互联。
5.一种实施权利要求1～4任意一项所述非接触式自组网交通雷达探测方法的非接触式自组网交通雷达探测系统，其特征在于，所述非接触式自组网交通雷达探测系统包括：
前端雷达模块，用于对行驶车辆探测；
终端与预警模块，用于对接收到的信息进行判断处理，当有超速车辆时，终端管理系统自动会截取摄像头传来的非法超速视频。
6.一种搭载权利要求5所述非接触式自组网交通雷达探测系统的非接触式自组网交通雷达探测装置，其特征在于，所述非接触式自组网交通雷达探测装置包括：节点雷达封装外壳、雷达微带天线保护罩、雷达微带天线电路板、雷达中频处理板、北斗卫星信号接收系统、电源接口、模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理器、电源稳压系统、前端无线通信模块及天线、通信接口、通信模块、终端硬件封装机箱外壳、中央处理器、通信接口、语音报警系统、数据记录与存储系统；
节点雷达封装外壳内部安装有雷达中频处理板、北斗卫星信号接收系统、电源接口、模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理器、电源稳压系统、前端无线通信模块及天线、通信接口，雷达微带天线电路板安装在节点雷达封装外壳上，雷达微带天线保护罩与雷达微带天线电路板连接；
通信模块、语音报警系统安装在终端硬件封装机箱外壳的顶部，通信接口安装在终端硬件封装机箱外壳的后端，终端硬件封装机箱外壳的内部安装有中央处理器、数据记录与存储系统。
7.如权利要求6所述的非接触式自组网交通雷达探测装置，其特征在于，所述雷达微带天线电路板包括微带天线振子，天线振子向外发射和接受电磁波，其与射频芯片相应管脚相连接。
8.如权利要求6所述的非接触式自组网交通雷达探测装置，其特征在于，所述雷达中频处理板至少包括电源稳压系统、模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理，其中电源稳压系统为模数转化模块、数字信号处理器、中央微处理器提供所需电压电流。
9.如权利要求6所述的非接触式自组网交通雷达探测装置，其特征在于，所述中央处理器至少包括信号接口单元、时钟单元、乘法器单元和中频放大器单元，乘法器单元用于加速处理雷达信号。
10.一种车辆实时监测系统，其特征在于，所述车辆实时监测系统安装有权利要求5～9任意一项所述的非接触式自组网交通雷达探测装置。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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