CN202093170U - 一种用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统 - Google Patents

一种用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统，在地面设施上设置的发射装置、在交通工具上设置的接收处理装置以及与接收处理装置无线连接的服务单元，其中，接收处理装置接收发射装置发出的无线电波信号，基于接收到的无线电波信号进行多普勒测速后将测试结果发送给服务单元。采用本实用新型的技术方案，无须考虑作为测速目标的交通工具的大小、与发射装置的距离、以及天气状况等诸多因素的影响，扩大了测速系统的作用距离。本实用新型采用接收处理装置主动上报测试结果的方式，多普勒测速处理由单个接收处理装置来负承担，故对车流量比较大的交通热点区域，也能做到测试的准确无误。

Description

一种用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统
技术领域
本实用新型涉及交通工具测速技术领域，尤其涉及一种用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统。
背景技术
随着车辆日渐增多，交通路况日渐复杂，交通事故频发，超速是交通事故的一个主要原因。为了监控车速，交通管理部门近年来使用了许多先进的测速装置。
多普勒效应，是指当声音、光、无线电波等振动源与观测者以相对速度相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度成正比，与振动频率成反比。现在比较常用的多普勒测速装置主要是利用无线电波的多普勒效应，当目标向测速装置的雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机的发射信号频率；反之，当目标远离雷达天线而去时，反射信号频率将低于发射机的发射信号频率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与装置的相对速度。
目前，公路测速主要靠多普勒测速装置进行多点监控，但还存在许多的不足之处：
1.由于需要利用反射波进行测距，受到反射物体散射损耗和空间传播的损耗，回波的信号强度很有限，所以测距距离短，并且受天气影响比较大。因此，无法做到实时监控每个路段的车行情况。
2.测速装置对于违章车辆的记录主要是利用摄像机记录违章车辆的图像信息，在记录前须先判断车速是否违章，如果违章，则将摄像头对准违章车辆拍照记录且该过程耗时较长。因此，若发生同一路段多车辆违章，测速装置在记录违章、处理多目标速度信息数据等方面的能力有限，容易出现漏测、误测的情况。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统，克服现有测速装置无法监控全路段的车型情况且容易出现漏测、误判的缺陷。
本实用新型采用的技术方案是，所述实时测速系统，包括：在地面设施上设置的发射装置、以及在交通工具上设置的接收处理装置，其中，
发射装置发射无线电波信号，接收处理装置接收无线电波信号并基于接收到的无线电波信号进行多普勒测速。
进一步的，所述发射装置包括：第一信号产生单元和与其相连的天线单元，第一信号产生单元将产生的无线电波信号通过天线单元发射出去。
进一步的，所述第一信号产生单元包括：依次连接的第一本振模块、第一倍频模块和第一信号放大模块。
进一步的，在所述第一信号产生单元中，在第一倍频模块与第一信号放大模块之间还连接有第一稳频模块。
进一步的，所述第一稳频模块为一锁相环电路。
进一步的，所述接收处理装置包括：第二信号产生单元、无线电波接收单元、正交混频单元和运算处理单元，其中，第二信号产生单元与第一信号产生单元产生相同且同步的无线电波信号；
第二信号产生单元产生的无线电波信号和无线电波接收单元接收到的发射装置发出的无线电波信号，经正交混频单元处理后输出多普勒频率数据到运算处理单元；
运算处理单元根据多普勒频率数据进行多普勒测速得到测速结果。
进一步的，作为一种优选的技术方案，所述系统还包括与接收处理装置无线连接的服务装置，所述接收处理模块将多普勒测速的测速结果发送给服务装置进行记录。
进一步的，所述接收处理装置包括：第二信号产生单元、无线电波接收单元、正交混频单元、运算处理单元和无线通信单元，其中，第二信号产生单元与第一信号产生单元产生相同且同步的无线电波信号；
第二信号产生单元产生的无线电波信号和无线电波接收单元接收到的发射装置发出的无线电波信号，经正交混频单元处理后输出多普勒频率数据到运算处理单元；
运算处理单元根据多普勒频率数据进行多普勒测速并将测速结果通过无线通信单元发送给服务装置。
进一步的，所述无线通信单元采用基于无线通讯终端所在网络的无线发射器。
本实用新型还提供一种用于实时测速的接收处理装置，设置在交通工具上，该装置包括：第二信号产生单元、无线电波接收单元、正交混频单元、运算处理单元和无线通信单元，其中，
第二信号产生单元产生的无线电波信号和无线电波接收单元接收到的发射装置发出的无线电波信号，经正交混频单元处理后输出多普勒频率数据到运算处理单元；
运算处理单元根据多普勒频率数据进行多普勒测速后将测试结果通过无线通信单元发送出去。
采用上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：
本实用新型所述用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统，将接收处理装置设置在交通工具上，直接接收外界的无线电波信号，无须考虑作为测速目标的交通工具的大小、与发射装置的距离、以及天气状况等诸多因素的影响，扩大了测速系统的作用距离。本实用新型采用接收处理装置主动上报测试结果的方式，多普勒测速处理由单个接收处理装置来负承担，故对车流量比较大的交通热点区域，也能做到测试的准确无误。
附图说明
图1为本实用新型实时测速系统组成示意图；
图2为本实用新型发射装置组成示意图；
图3为本实用新型发射装置的详细电路原理示意图；
图4为本实用新型发射装置优选的电路原理示意图；
图5为本实用新型接收处理装置组成示意图；
图6为本实用新型接收处理装置的详细电路原理示意图；
图7为本实用新型接收处理装置优选的电路原理示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型进行详细说明如后。
由于现有技术的测速方式制约了测速的作用距离以及后期多目标数据处理的能力，本实用新型对现有的公路测速装置做了比较大的改动。本实用新型的实时测速系统如图1所示，是把接收部分和发射部分分开，发射部分相当于一个信标源，由于不需要考虑收发隔离问题，可以采用较大发射功率的发射装置100，这样可以把发射装置100建为地面上固定的基站，发射装置100的无线电波可以覆盖到整条被监控的公路。接收部分为在交通工具上设置的接收处理装置200，用于记录测试结果的服务装置300与接收处理装置200是无线连接的，其中，发射装置100发射的无线电波信号，接收处理装置200接收发射装置100发出的无线电波信号，并根据收到的无线电波信号与自身产生的无线电波信号进行多普勒测速后将测试结果发送给服务装置300。接收处理装置200产生的无线电波信号与发射装置100发射的无线电波信号是相同且同步的。服务装置300可以为一用于记录交通工具超速信息的服务器。
发射装置100的电路原理如图2所示，发射装置100包括：第一信号产生单元10和与其相连的天线单元20，第一信号产生单元10将产生的无线电波信号通过天线单元20发射出去。天线单元20为一用于发射无线电波信号的天线。
具体的，如图3所示，第一信号产生单元10包括：依次连接的第一本振模块11、第一倍频模块12和第一信号放大模块13。其中，第一倍频模块12包括：依次连接的第一倍频器121和第一高频滤波器122，第一倍频器121将来自第一本振模块11的输入频率进行乘法倍频后输入第一高频滤波器122。
第一信号放大模块13包括：依次连接的第一前端放大器131、第一滤波器132和第一后端放大器133。
优选的，如图4所示，在第一倍频模块12与第一信号放大模块13之间还连接有第一稳频模块14，第一稳频模块14是由第一分频器123、第一鉴相器124和第一压控振荡器125组成的锁相环电路。
第一高频滤波器122将来自第一倍频模块12的输入频率进行乘法倍频后输入第一分频器123，第一分频器123将来自第一倍频模块12的输入和第一压控振荡器125的输入相加后输入第一鉴相器124，第一鉴相器124将第一分频器123的输出信号与本地晶体振荡器的振荡频率进行相位比较，以输出控制第一压控振荡器125的电压，使第一压控振荡器125的振荡频率与第一倍频模块12严格一致。第一压控振荡125的反馈输出信号连接到第一分频器123的输入端，用于稳定经倍频后的输出频率。本地晶体振荡器设置于第一鉴相器124内部，且与第一本振模块11是同源本振。
接收处理装置200，如图5所示，包括：第二信号产生单元30、无线电波接收单元40、正交混频单元50、运算处理单元60和无线通信单元70，其中，
第二信号产生单元30产生的无线电波信号和无线电波接收单元40接收到的发射装置100发出的无线电波信号，经正交混频单元50处理后输出多普勒频率数据到运算处理单元60；
运算处理单元60根据多普勒频率数据进行多普勒测速后，将测试结果通过无线通信单元70发送给服务装置300。运算处理单元60可以将经过多普勒测速后的交通工具的行驶速度与预设的标准速度进行对比，判断该交通工具是否超速，将超速的测试结果发送给服务装置300进行记录；也可以直接将经过多普勒测速后的交通工具的行驶速度数据发送到服务装置300，由服务装置300将该数据与预设的标准速度进行对比，判断该交通工具是否超速并对超速的结果进行记录。运算处理单元60可以为一DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)。
无线通信单元70可以采用基于无线通讯终端所在的GSM网络、CDMA网络、TDSCDMA网络或WCDMA网络的无线发射器，也可以采用基于其他无线协议的发射器，比如：WIFI(Wireless Fidelity，无线保真技术)协议、WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入)协议、无线应用协议等，只要满足接收处理装置200能够将测试结果通过无线传输的方式发送到服务装置300即可。
具体的，如图6所示，第二信号产生单元30包括：依次连接的第二本振模块31、第二倍频模块32和第二信号放大模块33；其中，第二倍频模块32包括：依次连接的第二倍频频器321和第二高频滤波器322，第二倍频器321将来自第二本振模块31的输入频率进行乘法倍频后输入第二高频滤波器322。
第二信号放大模块33包括：依次连接的第二前端放大器331和第二滤波器332。
无线电波接收单元40包括：依次连接的接收天线41和低噪声放大器42，低噪声放大器42的输出与正交混频单元50的输入相连。接收天线41为一用于接收无线电波信号的天线。正交混频单元50包括：依次连接的正交混频器51和低频功率放大器52，低频功率放大器52的输出端连接到运算处理单元60的输入端。
优选的，如图7所示，在第二倍频模块32与第二信号放大模块33之间还连接有第二稳频模块34，第一稳频模块34是由第二分频器323、第二鉴相器324和第二压控振荡器325组成的锁相环电路。
第二高频滤波器322将来自第二倍频模块32的输入频率进行乘法倍频后输入第二分频器323，第二分频器323将来自第二倍频模块32的输入和第二压控振荡器325的输入相加后输入第二鉴相器324，第二鉴相器324将第二分频器323的输出信号与本地晶体振荡器的振荡频率进行相位比较，以输出控制第二压控振荡器325的电压，使第二压控振荡器325的振荡频率与第二倍频模块32严格一致。第二压控振荡325的反馈输出信号连接到第二分频器323的输入端，用于稳定经倍频后的输出频率。本地晶体振荡器设置于第二鉴相器324内部，且与第二本振模块31是同源本振。
下面基于上述实施测速系统，以在随车辆运动的驾驶员手机中设置接收处理装置为例，介绍一下接收处理模块的工作流程：
S1：服务器预先通过无线协议向手机发送当前路段的速度上限信息，在手机中绑定当前驾驶人的身份信息。
S2：手机设置最高时速并提示司机当前路段最高时速。
S3：手机中的接收处理装置根据收到的无线电波信号与自身产生的无线电波信号进行多普勒测速，计算出实时车速。
S4：手机中的接收处理装置将实时车速与当前路段的速度上限进行比对。
S5：当实时车速达到当前路段速度上限时提醒驾驶员已经超速。
S6：当实时车速高于当前路段速度上限的10％时，通过无线通信单元将超速驾驶员信息发送到服务器，记录违章。
本实用新型所述用于实时测速的接收处理装置及实时测速系统，将接收处理装置设置在交通工具上，直接接收外界的无线电波信号，无须考虑作为测速目标的交通工具的大小、与发射装置的距离、以及天气状况等诸多因素的影响，扩大了测速系统的作用距离。本实用新型采用接收处理装置主动上报测试结果的方式，多普勒测速处理由单个接收处理装置来负担，故对车流量比较大的交通热点区域，也能做到测试的准确无误。
通过具体实施方式的说明，应当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

Claims (10)

1.一种实时测速系统，其特征在于，包括：在地面设施上设置的发射装置、以及在交通工具上设置的接收处理装置，其中，
发射装置发射无线电波信号，接收处理装置接收无线电波信号并基于接收到的无线电波信号进行多普勒测速。
2.根据权利要求1所述实时测速系统，其特征在于，所述发射装置包括：第一信号产生单元和与其相连的天线单元，第一信号产生单元将产生的无线电波信号通过天线单元发射出去。
3.根据权利要求2所述实时测速系统，其特征在于，所述第一信号产生单元包括：依次连接的第一本振模块、第一倍频模块和第一信号放大模块。
4.根据权利要求3所述实时测速系统，其特征在于，在所述第一信号产生单元中，在第一倍频模块与第一信号放大模块之间还连接有第一稳频模块。
5.根据权利要求4所述实时测速系统，其特征在于，所述第一稳频模块为一锁相环电路。
6.根据权利要求2或3或4或5所述实时测速系统，其特征在于，所述接收处理装置包括：第二信号产生单元、无线电波接收单元、正交混频单元和运算处理单元，其中，第二信号产生单元与第一信号产生单元产生相同且同步的无线电波信号；
第二信号产生单元产生的无线电波信号和无线电波接收单元接收到的发射装置发出的无线电波信号，经正交混频单元处理后输出多普勒频率数据到运算处理单元；
运算处理单元根据多普勒频率数据进行多普勒测速得到测速结果。
7.根据权利要求1所述实时测速系统，其特征在于，所述系统还包括：与接收处理装置无线连接的服务装置，所述接收处理模块将多普勒测速的测速结果发送给服务装置进行记录。
8.根据权利要求7所述实时测速系统，其特征在于，所述接收处理装置包括：第二信号产生单元、无线电波接收单元、正交混频单元、运算处理单元和无线通信单元，其中，第二信号产生单元与第一信号产生单元产生相同且同步的无线电波信号；
第二信号产生单元产生的无线电波信号和无线电波接收单元接收到的发射装置发出的无线电波信号，经正交混频单元处理后输出多普勒频率数据到运算处理单元；
运算处理单元根据多普勒频率数据进行多普勒测速并将测速结果通过无线通信单元发送给服务装置。
9.根据权利要求8所述实时测速系统，其特征在于，所述无线通信单元采用基于无线通讯终端所在网络的无线发射器。
10.一种用于实时测速的接收处理装置，其特征在于，设置在交通工具上，所述装置包括：第二信号产生单元、无线电波接收单元、正交混频单元、运算处理单元和无线通信单元，其中，
第二信号产生单元产生的无线电波信号和无线电波接收单元接收到的发射装置发出的无线电波信号，经正交混频单元处理后输出多普勒频率数据到运算处理单元；
运算处理单元根据多普勒频率数据进行多普勒测速后将测试结果通过无线通信单元发送出去。
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