CN201383004Y - 一种智能交通车辆检测雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能交通车辆检测雷达，包括发射机、发射天线、接收天线、接收机和信号处理模块，发射机与发射天线电连接，接收天线通过接收机与信号处理模块电连接。本实用新型采用双天线的全相参脉冲体制，发射机发射经过调制的线性调频信号，信号处理模块采用脉冲压缩技术获得每个车道回波的强度，这样能准确捕捉到该车道内是否有车辆存在，同时检测相应的相位信息获取车辆的速度，测量结果准确；信号处理模块对采集到的回波数据做匹配滤波处理，能实时获取天线照射范围内所有车辆的信息，检测信息量大，同时根据车道回波的强度和持续时间能获得车辆的行驶方向、车速以及车长等信息，尤其适合在早晚城市交通拥挤等情况。

Description

一种智能交通车辆检测雷达

技术领域

本实用新型涉及一种雷达，具体说是一种智能交通车辆检测雷达，主要应用于对多车道的车辆速度、数量以及车辆长度等进行综合监测的智能交通系统。

背景技术

常见道路车辆测速技术包括：激光测速，感应线圈测速，虚拟线圈视频测速，雷达测速以及磁映像测速。这些方案中，激光测速技术虽然精度很高，但是一台设备仅能对一辆车测速，且测量偏角要求小于10°，无法工作在俯视方式；感应线圈测速技术，简单易行，价格低，但是测速误差很大，而且安装、更换线圈需破坏路面，实际维护难度大，因此应用起来受限比较多；虚拟线圈，即视频测速技术采用摄像设备录取车辆通行影像，通过视频处理手段获取车辆速度，方法简单，可视性高，但是测速误差较大，一台设备仅能对一个车道测速，并在夜间工作需辅助照明；磁映像测速技术采用高强导磁材料，利用物体通过磁场引起的磁力线变形来测速，概念先进，但是设备成本高，效果还有待实践检验。

目前，国内外最常用的道路车辆信息采集和检测仪主要采用雷达技术，这类检测雷达利用多普勒测速原理，在车辆具有一定速度时能获得比较好的检测效果。在实际的应用中，现代城市交通智能采集系统常常需要将车辆检测雷达安装在道路一侧，实施车流量综合信息的提取与监测。由于测量角度的影响，雷达相对于车辆的径向速度降低，此时如果要获得比较准确的检测结果，就必须要求车辆满足一定的速度，如果车辆速度较慢则测量误差较大，路堵时甚至无法检测到车辆。另外，对于检测车辆的数量和车长等指标，现有的道路车辆检测雷达并没有很好的解决。以上存在的问题已经影响到了道路车辆检测雷达在交通领域中的应用。

发明内容

发明目的：本实用新型的目的是提供一种智能交通车辆检测雷达，其可以全面采集和检测道路车辆信息，并且在车流量较大甚至发生交通堵塞情况下仍然可以获得较为准确的检测车辆信息。

技术方案：一种智能交通车辆检测雷达，它包括发射机、发射天线、接收天线、接收机和信号处理模块，发射机与发射天线电连接，接收天线通过接收机与信号处理模块电连接。

其中，所述的发射机包括恒温晶振、倍频器、一号带通滤波器、数字化频率合成器、锁相介质振荡器、二号带通滤波器、一号混频器、高频放大器、三号带通滤波器和脉冲调制开关；恒温晶振分别与倍频器、锁相介质振荡器连接，倍频器的输出端依次通过一号带通滤波器、数字化频率合成器、二号带通滤波器与一号混频器电连接；锁相介质振荡器与一号混频器电连接；一号混频器依次通过高频放大器、三号带通滤波器和脉冲调制开关电连接。

其中，所述的接收机包括与接收天线连接的三号混频器，与锁相介质振荡器连接的隔离器，以及中频接收机；隔离器与三号混频器的输入端电连接，三号混频器的输出端与中频接收机电连接。

其中，所述的中频接收机包括一号放大器、四号带通滤波器、功分器、四号混频器、一号低通滤波器、二号放大器、正交桥、五号混频器、二号低通滤波器、三号放大器；与三号混频器连接的一号放大器通过四号带通滤波器与功分器电连接，功分器分别与四号混频器、五号混频器电连接；与锁相介质振荡器电连接的正交桥分别与四号混频器、五号混频器电连接；四号混频器通过一号低通滤波器与二号放大器电连接，五号混频器通过二号低通滤波器与三号放大器电连接。

其中，所述的信号处理模块包括数模转换器和数字信号处理器。

有益效果：(1)本实用新型采用了双天线的全相参脉冲体制，发射机发射经过调制的线性调频信号，信号处理模块采用脉冲压缩技术获得每个车道回波的强度，雷达能准确捕捉到该车道内是否有车辆存在，同时检测相应的相位信息获取车辆的速度信息。本实用新型将速度检测与强度检测结合起来，测量信息准确，并且不受天气如雨雪、冰雹、浓雾和阴霾等自然条件影响。(2)本实用新型的信号处理模块对采集到的回波数据做匹配滤波处理，能实时获取天线照射范围内所有车辆的信息，因此检测信息量大，同时根据车道回波的强度和持续时间能获得获取车辆行驶方向、车速以及车长等信息，尤其适合在早晚城市交通拥挤等情况。(3)本实用新型经过有效的规划与布局，可以实现城市道路综合监测和管理信息系统，提高城市交通管理效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做更进一步的说明。

图1为本实用新型的结构框图。

图2为图1中的中频接收机的结构框图。

图3为本实用新型的使用状态图。

具体实施方式：

如图1所示，本实用新型的智能交通车辆检测雷达，包括发射机1、发射天线2、接收天线3、接收机4和信号处理模块5；发射机1的脉冲调制开关110与发射天线2连接，接收天线3通过接收机4与信号处理模块5连接。发射机1负责产生雷达工作时需要的高频发射信号，发射信号经脉冲调制开关110调制后送发射天线2。天线包括发射天线2和接收天线3，发射天线2和接收天线3之间设有微波吸收材料，以尽量降低发射信号直接泄漏到接收天线3的影响。接收天线3和接收机4相连，接收机4负责对接收到的微弱的回波信号进行放大和滤波后进行混频处理，将信号变换为中频信号传输给中频接收机4，中频接收机4对中频信号进行正交处理形成含有道路车辆信息的视频信号，然后送信号处理模块5处理。信号处理模块5包括数模转换器和信号处理器，其中数模转换器负责将模拟视频回波信号变成数字信号并送信号处理器处理，信号处理器处理回波信号，并将结果向指挥中心传送。另外信号处理模块5有专用的USB接口，方便使用者通过计算机进行参数设置。本实用新型的供电电源包括雷达工作时所需要的所有模拟电源和开关电源，包括：+12V(1.5A)、+12V(1.5A)、+12V(1.5A)和-5V(1.0A)，其中第一个+12V电源是给发射机供电，由于考虑到发射信号的质量，电源的纹波系数要求小于10mV。

其中，所述的发射机1包括恒温晶振101、倍频器102、一号带通滤波器103、数字化频率合成器104、锁相介质振荡器105、二号带通滤波器106、一号混频器107、高频放大器108、三号带通滤波器109和脉冲调制开关110；恒温晶振101分别与倍频器102、锁相介质振荡器105电连接，倍频器102的输出端依次通过一号过带通滤波器103、数字化频率合成器104、二号带通滤波器106与一号混频器107电连接；锁相介质振荡器105的输出端与一号混频器107电连接；一号混频器107依次通过高频放大器108、三号带通滤波器109和脉冲调制开关110电连接。其中，在高频放大器108和三号带通滤波器109之间用电缆连接，并且二者之间设有防泄漏器件。脉冲调制开关110与发射天线2电连接。

所述的接收机4包括与接收天线3连接的三号混频器41、与锁相介质振荡器105连接的隔离器42、以及中频接收机43；隔离器41与三号混频器41的输入端电连接，三号混频器41的输出端与中频接收机43电连接。

如图2所示，所述的中频接收机43包括一号放大器431、四号带通滤波器432、功分器433、四号混频器434、一号低通滤波器435、二号放大器436、正交桥437、五号混频器438、二号低通滤波器439、三号放大器440。与三号混频器41连接的一号放大器431的输入为中频回波信号，一号放大器431通过四号带通滤波器432与功分器433电连接，功分器433分别与四号混频器434、五号混频器438电连接。与锁相介质振荡器105电连接的正交桥437的输入是本振信号，正交桥437分别与四号混频器434、五号混频器438电连接。四号混频器434通过一号低通滤波器435与二号放大器436电连接，五号混频器438通过二号低通滤波器439与三号放大器440电连接。考虑到信号的强度和质量原因，中频回波信号先经过放大和滤波处理后，然后通过功分器433将信号分成两路信号；本振信号也通过正交桥分成两路，分别与两路回波信号混频，得到两路正交的视频回波信号(I/Q)，同样经低通滤波器滤波和放大器放大后输出，作为信号处理模块5的输入信号。

所述的信号处理模块5包括数模转换器和数字信号处理器。信号处理模块5的输入是两路正交的视频回波信号(I/Q)，经数模转换器采样到的数字信号送数字信号处理器(DSP)进行处理，DSP将信号处理的结果通过通信接口传送给信息控制中心。信号处理模块5还包括存储器、复位以及调试接口等外围电路。

本实用新型在安装调试时，根据需要将车道的个数、每条车道的宽度、绿化带的宽度和工作间隔时间等参数要求输入到信号处理模块中。设备正常工作时，将速度检测和幅度检测相结合，并通过对相邻发射脉冲的对比分析，有效解决了慢速车辆的检测问题。

工作过程：晶振101产生的100MHz稳定的频率信号分成二路，其中一路用作锁相介质振荡器(PLDRO)105的输入信号，用来产生频率为10.2GHz的本振信号；另一路信号先经过(×2)倍频器102将频率放大两倍后经一号带通滤波器103滤波，然后该信号作为数字化频率合成器(DDS)104的输入信号，输出为中心频率为300MHz、带宽为80MHz的线性调频信号送给一号混频器107的信号口，一号混频器107的本振口是锁相介质振荡器105送来的本振信号，线性调频信号和本振信号经过混频后成为中心频率为10.5GHz带宽为80MHz的高频信号。为了保证信号的强度和质量，高频信号先经过高频放大器108放大后，再经二号带通滤波器106滤波后送脉冲调制开关110，脉冲调制开关110的输出为经过调制的高频线性调频发射信号。此发射信号直接输出到发射天线2并向道路上辐射。雷达发射的高频信号遇到车辆发生散射，其中一部分能量被接收天线3接收，经收发开关后作为三号混频器41的信号口输入信号，三号混频器41的本振口信号接收从锁相介质振荡器105传输来的本振信号，二者混频后得到300MHz中频信号。中频信号经中频接收机43处理后，得到两路正交视频信号(I/Q)。视频信号中含有丰富的车辆信息，信号处理模块5对视频回波信号进行处理，获得各个车道车辆数、各个车辆的车速、车长度以及其它需要的信息，这些信息通过通信处理终端经无线方式送信息中心。

图3是本实用新型的使用状态图。使用时，雷达安装在道路一侧无遮挡的立柱上，图中所示的A为雷达。雷达所在的柱子距最边侧车道的距离H1约5米远(可在4.5～5.5内微调)，雷达距离地面的高度H2约为5米。根据天线的方向图，雷达所覆盖的路面是椭圆形，其沿车辆行驶方向的长度最长为10米，最短为2米。由于检测算法的要求，雷达安装高度不能过高或过低，否则要调整算法的参数。另外，立柱上需要安装避雷针，防止自然条件的影响。

本实用新型提供了一种智能交通车辆检测雷达的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1、一种智能交通车辆检测雷达，其特征在于，它包括发射机(1)、发射天线(2)、接收天线(3)、接收机(4)和信号处理模块(5)，发射机(1)与发射天线(2)电连接，接收天线(3)通过接收机(4)与信号处理模块(5)电连接。

2、根据权利要求1所述的智能交通车辆检测雷达，其特征在于，所述的发射机(1)包括恒温晶振(101)、倍频器(102)、一号带通滤波器(103)、数字化频率合成器(104)、锁相介质振荡器(105)、二号带通滤波器(106)、一号混频器(107)、高频放大器(108)、三号带通滤波器(109)和脉冲调制开关(110)；恒温晶振(101)分别与倍频器(102)、锁相介质振荡器(105)连接，倍频器(102)的输出端依次通过一号带通滤波器(103)、数字化频率合成器(104)、二号带通滤波器(106)与一号混频器(107)电连接；锁相介质振荡器(105)与一号混频器(107)电连接；一号混频器(107)依次通过高频放大器(108)、三号带通滤波器(109)和脉冲调制开关(110)电连接。

3、根据权利要求1所述的智能交通车辆检测雷达，其特征在于，所述的接收机(4)包括与接收天线(3)连接的三号混频器(41)，与锁相介质振荡器(105)连接的隔离器(42)，以及中频接收机(43)；隔离器(41)与三号混频器(41)的输入端电连接，三号混频器(41)的输出端与中频接收机(43)电连接。

4、根据权利要求3所述的智能交通车辆检测雷达，其特征在于，所述的中频接收机(43)包括一号放大器(431)、四号带通滤波器(432)、功分器(433)、四号混频器(434)、一号低通滤波器(435)、二号放大器(436)、正交桥(437)、五号混频器(438)、二号低通滤波器(439)、三号放大器(440)；与三号混频器(41)连接的一号放大器(431)通过四号带通滤波器(432)与功分器(433)电连接，功分器(433)分别与四号混频器(434)、五号混频器(438)电连接；与锁相介质振荡器(105)电连接的正交桥(437)分别与四号混频器(434)、五号混频器(438)电连接；四号混频器(434)通过一号低通滤波器(435)与二号放大器(436)电连接，五号混频器(438)通过二号低通滤波器(439)与三号放大器(440)电连接。

5、根据权利要求1所述的智能交通车辆检测雷达，其特征在于，所述的信号处理模块(5)包括数模转换器和数字信号处理器。

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