CN112415509A - 一种高速公路路面雷达检测系统及其使用方法 - Google Patents

一种高速公路路面雷达检测系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速公路路面雷达检测系统及其使用方法，涉及交通雷达技术领域，系统包括第一毫米波电扫天线、第一射频单元、信号处理单元、数据处理单元、对外通信接口与上位机；方法包括：S1，第一毫米波电扫天线持续扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；S2，回波信号在第一射频单元中转换为中频信号后，送至第一信号处理单元；S3，第一信号处理单元对中频信号进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据，S4，数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，得到车辆或抛洒物目标的测量结果；S5，将车辆或抛洒物目标的测量结果通过第一对外通信接口传输给上位机。

Description

一种高速公路路面雷达检测系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及交通雷达技术领域，具体为一种高速公路路面雷达检测系统及其使用方法。
背景技术
随着技术的发展，未来我国车辆将实现辅助驾驶或无人驾驶，而高速公路路面健康状况的实时监测是必须具备的基本条件，高速公路路面状况复杂，涉及不同车道数量，通行车辆数量也逐年增多，道路拥堵是常见现象，抛洒物在时间和空间也具有不确定性，而目前常规的视频传感器受天气影响较大，无法实现这种需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速公路路面雷达检测系统及其使用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高速公路路面雷达检测系统，包括第一毫米波电扫天线、第一射频单元、信号处理单元、数据处理单元、对外通信接口与上位机；
所述第一毫米波电扫天线与第一射频单元连接，所述第一射频单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与所述数据处理单元连接，所述数据处理单元与所述对外通信接口连接；所述对外通信接口与所述上位机连接；
所述第一毫米波电扫天线用于持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
所述第一射频单元用于将回波信号转换为中频信号，发送至信号处理单元；
所述信号处理单元用于进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据；
所述数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，就得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
所述对外通信接口用于将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果传输给上位机。
优选的，还包括第二毫米波电扫天线与第二射频单元；
所述第二毫米波电扫天线与第二射频单元连接，所述第二射频单元与信号处理单元连接；
所述第二毫米波电扫天线用于持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
所述第二射频单元用于将回波信号转换为中频信号，发送至信号处理单元；
所述第一毫米波电扫天线从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描；所述第二毫米波电扫天线从快速车道持续扫描到高速功率应急车道，再进行反向电子扫描。
优选的，所述第一毫米波电扫天线与第二毫米波电扫天线的功率均为77GHZ。
一种高速公路路面雷达检测系统使用方法，包括以下步骤：
S1，利用第一毫米波电扫天线持续扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号，并将回波信号发送给第一射频单元；
S2，回波信号在第一射频单元中转换为中频信号后，送至第一信号处理单元；
S3，第一信号处理单元对中频信号进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据，并将原始测量数据发送给数据处理单元；
S4，数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
S5，将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果通过第一对外通信接口传输给上位机。
优选的，包括以下步骤：
步骤1，第一毫米波电扫天线从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描；第二毫米波电扫天线从快速车道持续扫描到高速功率应急车道，再进行反向电子扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，第一毫米波电扫天线与第二毫米波电扫天线在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
步骤2，回波信号在第一射频单元和第二射频单元中转换为中频信号后，送至信号处理单元；
步骤3，信号处理单元对中频信号进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据，并将原始测量数据发送给数据处理单元；
步骤4，数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
步骤5，将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果通过对外通信接口传输给上位机。
本发明的有益效果是：
1)采用毫米波77GHz工作频率，目标检测分辨率高，同时具备流量检测、车辆目标探测、抛洒物探测、事件判断能力。
2)天线波束采用电子扫描方法，覆盖不同车道数的道路路面，毫米波电扫天线在信号处理单元控制下，发射信号从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描，覆盖高速公路全部车道，采用电子扫描具有目标检测速度快，可靠性高等优点，显著优于依靠机械运动覆盖车道的检测系统方案。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图；
图2为本发明实施例2的示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
随着技术的发展，未来我国车辆将实现辅助驾驶或无人驾驶，而高速公路路面健康状况的实时监测是必须具备的基本条件，高速公路路面状况复杂，涉及不同车道数量，通行车辆数量也逐年增多，道路拥堵是常见现象，抛洒物在时间和空间也具有不确定性，而目前常规的视频传感器受天气影响较大，无法实现这种需求，只有采用毫米波雷达的技术实现途径，毫米波雷达具有探测距离远，不受天气的影响，分辨率高等特点，是远距离道路全天时全天候检测的最佳传感器，通过高速公路路面检测雷达系统对高速公路路面实现24h持续检测，就可以实现对行驶车辆和抛洒物的实时探测，获得这些目标的状态信息。在该雷达系统中，要实现远距离、弱小目标检测，雷达需具备高的天线发射增益，导致雷达天线波束很窄，而要满足对不同宽度道路路面的覆盖需求，雷达天线需进行扫描，雷达工作在户外条件，长期连续工作，为保障工作可靠性，选择采用电子扫描方法。
高速公路路面检测雷达系统安装固定在高速公路应急车道电杆上，高度6m～8m。
实施例1
如图1所示，一种高速公路路面雷达检测系统，包括第一毫米波电扫天线、第一射频单元、信号处理单元、数据处理单元、对外通信接口与上位机；
所述第一毫米波电扫天线与第一射频单元连接，所述第一射频单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与所述数据处理单元连接，所述数据处理单元与所述对外通信接口连接；所述对外通信接口与所述上位机连接；
所述第一毫米波电扫天线用于持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
所述第一射频单元用于将回波信号转换为中频信号，发送至信号处理单元；
所述信号处理单元用于进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据；
所述数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，就得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
所述对外通信接口用于将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果传输给上位机。
实施例2，在实施例1的基础之上，如图2所示，还包括第二毫米波电扫天线与第二射频单元；
所述第二毫米波电扫天线与第二射频单元连接，所述第二射频单元与信号处理单元连接；
所述第二毫米波电扫天线用于持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
所述第二射频单元用于将回波信号转换为中频信号，发送至信号处理单元；
所述第一毫米波电扫天线从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描；所述第二毫米波电扫天线从快速车道持续扫描到高速功率应急车道，再进行反向电子扫描。
其中，所述第一毫米波电扫天线与第二毫米波电扫天线的功率均为77GHZ。
实施例3：
一种高速公路路面雷达检测系统使用方法，包括以下步骤：
S1，利用第一毫米波电扫天线持续扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号，并将回波信号发送给第一射频单元；
S2，回波信号在第一射频单元中转换为中频信号后，送至第一信号处理单元；
S3，第一信号处理单元对中频信号进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据，并将原始测量数据发送给数据处理单元；
S4，数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
S5，将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果通过第一对外通信接口传输给上位机。
第一毫米波电扫天线持续扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号，在射频单元中转换为中频信号后，送至信号处理单元，由信号处理单元进行采样、信号处理，第一得到目标的原始测量数据，再由数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，就可得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度等测量结果，目标测量结果数据通过对外通信接口送出。
实施例4：
在上述的大环境下，考虑到第一毫米波电扫天线是从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描，那么可能出现扫描真空期，导致会漏掉一些车辆，所以还包括以下步骤：
步骤1，第一毫米波电扫天线从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描；第二毫米波电扫天线从快速车道持续扫描到高速功率应急车道，再进行反向电子扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，第一毫米波电扫天线与第二毫米波电扫天线在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
步骤2，回波信号在第一射频单元和第二射频单元中转换为中频信号后，送至信号处理单元；
步骤3，信号处理单元对中频信号进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据，并将原始测量数据发送给数据处理单元；
步骤4，数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
步骤5，将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果通过对外通信接口传输给上位机。
通过第一毫米波电扫天线与第二毫米波电扫天线双向同时扫描，能够完善单一毫米波电扫天线扫描时出现真空期的情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高速公路路面雷达检测系统，其特征在于，包括第一毫米波电扫天线、第一射频单元、信号处理单元、数据处理单元、对外通信接口与上位机；
所述第一毫米波电扫天线与第一射频单元连接，所述第一射频单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与所述数据处理单元连接，所述数据处理单元与所述对外通信接口连接；所述对外通信接口与所述上位机连接；
所述第一毫米波电扫天线用于持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
所述第一射频单元用于将回波信号转换为中频信号，发送至信号处理单元；
所述信号处理单元用于进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据；
所述数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，就得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
所述对外通信接口用于将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果传输给上位机。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路路面雷达检测系统，其特征在于，还包括第二毫米波电扫天线与第二射频单元；
所述第二毫米波电扫天线与第二射频单元连接，所述第二射频单元与信号处理单元连接；
所述第二毫米波电扫天线用于持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
所述第二射频单元用于将回波信号转换为中频信号，发送至信号处理单元；
所述第一毫米波电扫天线从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描；所述第二毫米波电扫天线从快速车道持续扫描到高速功率应急车道，再进行反向电子扫描。
3.根据权利要求1所述的一种高速公路路面雷达监测系统，其特征在于，所述第一毫米波电扫天线与第二毫米波电扫天线的功率均为77GHZ。
4.一种高速公路路面雷达检测系统使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，利用第一毫米波电扫天线持续扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号，并将回波信号发送给第一射频单元；
S2，回波信号在第一射频单元中转换为中频信号后，送至第一信号处理单元；
S3，第一信号处理单元对中频信号进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据，并将原始测量数据发送给数据处理单元；
S4，数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
S5，将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果通过第一对外通信接口传输给上位机。
5.根据权利要求4所述的一种高速公路路面雷达检测系统使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，第一毫米波电扫天线从高速公路应急车道持续扫描到快速车道，再进行反向电子扫描；第二毫米波电扫天线从快速车道持续扫描到高速功率应急车道，再进行反向电子扫描，覆盖不同宽度的高速公路路面，第一毫米波电扫天线与第二毫米波电扫天线在扫描过程中持续发射电磁波信号，接收道路上车辆或抛洒物目标反射的回波信号；
步骤2，回波信号在第一射频单元和第二射频单元中转换为中频信号后，送至信号处理单元；
步骤3，信号处理单元对中频信号进行采样、信号处理，得到目标的原始测量数据，并将原始测量数据发送给数据处理单元；
步骤4，数据处理单元对原始测量数据进行数据处理，得到车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果；
步骤5，将车辆或抛洒物目标的距离、速度和角度测量结果通过对外通信接口传输给上位机。
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