專利名稱：一種智能交通車輛檢測雷達的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雷達，具體說是一種智能交通車輛檢測雷達，主要應用于對多 車道的車輛速度、數量以及車輛長度等進行綜合監測的智能交通系統。
背景技術：
常見道路車輛測速技術包括激光測速，感應線圈測速，虛擬線圈視頻測速，雷達 測速以及磁映像測速。這些方案中，激光測速技術雖然精度很高，但是一臺設備僅能對 一輛車測速，且測量偏角要求小于10° ，無法工作在俯視方式；感應線圈測速技術，簡 單易行，價格低，但是測速誤差很大，而且安裝、更換線圈需破壞路面，實際維護難度 大，因此應用起來受限比較多；虛擬線圈，即視頻測速技術采用攝像設備錄取車輛通行 影像，通過視頻處理手段獲取車輛速度，方法簡單，可視性高，但是測速誤差較大，一 臺設備僅能對一個車道測速，并在夜間工作需輔助照明；磁映像測速技術采用高強導磁 材料，利用物體通過磁場引起的磁力線變形來測速，概念先進，但是設備成本高，效果 還有待實踐檢驗。
目前，國內外最常用的道路車輛信息采集和檢測儀主要采用雷達技術，這類檢測雷 達利用多普勒測速原理，在車輛具有一定速度時能獲得比較好的檢測效果。在實際的應 用中，現代城市交通智能采集系統常常需要將車輛檢測雷達安裝在道路一側，實施車流 量綜合信息的提取與監測。由于測量角度的影響，雷達相對于車輛的徑向速度降低，此 時如果要獲得比較準確的檢測結果，就必須要求車輛滿足一定的速度，如果車輛速度較 慢則測量誤差較大，路堵時甚至無法檢測到車輛。另外，對于檢測車輛的數量和車長等 指標，現有的道路車輛檢測雷達并沒有很好的解決。以上存在的問題已經影響到了道路 車輛檢測雷達在交通領域中的應用。 發明內容
發明目的本實用新型的目的是提供一種智能交通車輛檢測雷達，其可以全面采集 和檢測道路車輛信息，并且在車流量較大甚至發生交通堵塞情況下仍然可以獲得較為準 確的檢測車輛信息。
技術方案 一種智能交通車輛檢測雷達，它包括發射機、發射天線、接收天線、接 收機和信號處理模塊，發射機與發射天線電連接，接收天線通過接收機與信號處理模塊 電連接。
其中，所述的發射機包括恒溫晶振、倍頻器、 一號帶通濾波器、數字化頻率合成器、鎖相介質振蕩器、二號帶通濾波器、 一號混頻器、高頻放大器、三號帶通濾波器和脈沖 調制開關；恒溫晶振分別與倍頻器、鎖相介質振蕩器連接，倍頻器的輸出端依次通過一 號帶通濾波器、數字化頻率合成器、二號帶通濾波器與一號混頻器電連接；鎖相介質振 蕩器與一號混頻器電連接； 一號混頻器依次通過高頻放大器、三號帶通濾波器和脈沖調 制開關電連接。
其中，所述的接收機包括與接收天線連接的三號混頻器，與鎖相介質振蕩器連接的 隔離器，以及中頻接收機；隔離器與三號混頻器的輸入端電連接，三號混頻器的輸出端 與中頻接收機電連接。
其中，所述的中頻接收機包括一號放大器、四號帶通濾波器、功分器、四號混頻器、 一號低通濾波器、二號放大器、正交橋、五號混頻器、二號低通濾波器、三號放大器； 與三號混頻器連接的一號放大器通過四號帶通濾波器與功分器電連接，功分器分別與四 號混頻器、五號混頻器電連接；與鎖相介質振蕩器電連接的正交橋分別與四號混頻器、 五號混頻器電連接；四號混頻器通過一號低通濾波器與二號放大器電連接，五號混頻器 通過二號低通濾波器與三號放大器電連接。
其中，所述的信號處理模塊包括數模轉換器和數字信號處理器。
有益效果(1)本實用新型采用了雙天線的全相參脈沖體制，發射機發射經過調制 的線性調頻信號，信號處理模塊采用脈沖壓縮技術獲得每個車道回波的強度，雷達能準 確捕捉到該車道內是否有車輛存在，同時檢測相應的相位信息獲取車輛的速度信息。本 實用新型將速度檢測與強度檢測結合起來，測量信息準確，并且不受天氣如雨雪、冰雹、 濃霧和陰霾等自然條件影響。(2)本實用新型的信號處理模塊對采集到的回波數據做匹 配濾波處理，能實時獲取天線照射范圍內所有車輛的信息，因此檢測信息量大，同時根 據車道回波的強度和持續時間能獲得獲取車輛行駛方向、車速以及車長等信息，尤其適 合在早晚城市交通擁擠等情況。(3)本實用新型經過有效的規劃與布局，可以實現城市 道路綜合監測和管理信息系統，提高城市交通管理效率。以下結合附圖對本實用新型做更進一步的說明。 圖l為本實用新型的結構框圖。 圖2為
圖1中的中頻接收機的結構框圖。 圖3為本實用新型的使用狀態圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的智能交通車輛檢測雷達，包括發射機1、發射天線2、接收天線3、接收機4和信號處理模塊5;發射機1的脈沖調制開關110與發射天線2 連接，接收天線3通過接收機4與信號處理模塊5連接。發射機1負責產生雷達工作時 需要的高頻發射信號，發射信號經脈沖調制開關110調制后送發射天線2。天線包括發 射天線2和接收天線3，發射天線2和接收天線3之間設有微波吸收材料，以盡量降低 發射信號直接泄漏到接收天線3的影響。接收天線3和接收機4相連，接收機4負責對 接收到的微弱的回波信號進行放大和濾波后進行混頻處理，將信號變換為中頻信號傳輸 給中頻接收機4，中頻接收機4對中頻信號進行正交處理形成含有道路車輛信息的視頻 信號，然后送信號處理模塊5處理。信號處理模塊5包括數模轉換器和信號處理器，其 中數模轉換器負責將模擬視頻回波信號變成數字信號并送信號處理器處理，信號處理器 處理回波信號，并將結果向指揮中心傳送。另外信號處理模塊5有專用的USB接口，方 便使用者通過計算機進行參數設置。本實用新型的供電電源包括雷達工作時所需要的所 有模擬電源和開關電源，包括十12V(1.5A)、 +12V(1.5A)、十12V(1. 5A)和一5V(1. OA)， 其中第一個+12V電源是給發射機供電，由于考慮到發射信號的質量，電源的紋波系數 要求小于10mV。
其中，所述的發射機1包括恒溫晶振101、倍頻器102、 一號帶通濾波器103、數字 化頻率合成器104、鎖相介質振蕩器105、 二號帶通濾波器106、 一號混頻器107、高頻 放大器108、三號帶通濾波器109和脈沖調制開關IIO;恒溫晶振101分別與倍頻器102、 鎖相介質振蕩器105電連接，倍頻器102的輸出端依次通過一號過帶通濾波器103、數 字化頻率合成器104、 二號帶通濾波器106與一號混頻器107電連接；鎖相介質振蕩器 105的輸出端與一號混頻器107電連接； 一號混頻器107依次通過高頻放大器108、三 號帶通濾波器109和脈沖調制開關110電連接。其中，在高頻放大器108和三號帶通濾 波器109之間用電纜連接，并且二者之間設有防泄漏器件。脈沖調制開關110與發射天 線2電連接。
所述的接收機4包括與接收天線3連接的三號混頻器41、與鎖相介質振蕩器105 連接的隔離器42、以及中頻接收機43;隔離器41與三號混頻器41的輸入端電連接， 三號混頻器41的輸出端與中頻接收機43電連接。
如圖2所示，所述的中頻接收機43包括一號放大器431、四號帶通濾波器432、功 分器433、四號混頻器434、 一號低通濾波器435、 二號放大器436、正交橋437、五號 混頻器438、 二號低通濾波器439、三號放大器440。與三號混頻器41連接的一號放大 器431的輸入為中頻回波信號， 一號放大器431通過四號帶通濾波器432與功分器433 電連接，功分器433分別與四號混頻器434、五號混頻器438電連接。與鎖相介質振蕩 器105電連接的正交橋437的輸入是本振信號，正交橋437 ^別與四號混頻器434、五號混頻器438電連接。四號混頻器434通過一號低通濾波器435與二號放大器436電連 接，五號混頻器438通過二號低通濾波器439與三號放大器440電連接。考慮到信號的 強度和質量原因，中頻回波信號先經過放大和濾波處理后，然后通過功分器433將信號 分成兩路信號；本振信號也通過正交橋分成兩路，分別與兩路回波信號混頻，得到兩路 正交的視頻回波信號(I/Q)，同樣經低通濾波器濾波和放大器放大后輸出，作為信號處 理模塊5的輸入信號。
所述的信號處理模塊5包括數模轉換器和數字信號處理器。信號處理模塊5的輸入 是兩路正交的視頻回波信號(I/Q)，經數模轉換器采樣到的數字信號送數字信號處理器 (DSP)進行處理，DSP將信號處理的結果通過通信接口傳送給信息控制中心。信號處理 模塊5還包括存儲器、復位以及調試接口等外圍電路。
本實用新型在安裝調試時，根據需要將車道的個數、每條車道的寬度、綠化帶的寬 度和工作間隔時間等參數要求輸入到信號處理模塊中。設備正常工作時，將速度檢測和 幅度檢測相結合，并通過對相鄰發射脈沖的對比分析，有效解決了慢速車輛的檢測問題。
工作過程晶振101產生的100MHz穩定的頻率信號分成二路，其中一路用作鎖相介 質振蕩器(PLDRO)105的輸入信號，用來產生頻率為10.2GHz的本振信號；另一路信號先 經過(X2)倍頻器102將頻率放大兩倍后經一號帶通濾波器103濾波，然后該信號作為 數字化頻率合成器(DDS)104的輸入信號，輸出為中心頻率為300MHz、帶寬為80MHz的 線性調頻信號送給一號混頻器107的信號口， 一號混頻器107的本振口是鎖相介質振蕩 器105送來的本振信號，線性調頻信號和本振信號經過混頻后成為中心頻率為10. 5GHz 帶寬為80MHz的高頻信號。為了保證信號的強度和質量，高頻信號先經過高頻放大器108 放大后，再經二號帶通濾波器106濾波后送脈沖調制開關110，脈沖調制開關110的輸 出為經過調制的高頻線性調頻發射信號。此發射信號直接輸出到發射天線2并向道路上 輻射。雷達發射的高頻信號遇到車輛發生散射，其中一部分能量被接收天線3接收，經 收發開關后作為三號混頻器41的信號口輸入信號，三號混頻器41的本振口信號接收從 鎖相介質振蕩器105傳輸來的本振信號，二者混頻后得到300MHz中頻信號。中頻信號 經中頻接收機43處理后，得到兩路正交視頻信號(I/Q)。視頻信號中含有豐富的車輛信 息，信號處理模塊5對視頻回波信號進行處理，獲得各個車道車輛數、各個車輛的車速、 車長度以及其它需要的信息，這些信息通過通信處理終端經無線方式送信息中心。
圖3是本實用新型的使用狀態圖。使用時，雷達安裝在道路一側無遮擋的立柱上， 圖中所示的A為雷達。雷達所在的柱子距最邊側車道的距離Hl約5米遠(可在4. 5 5. 5 內微調)，雷達距離地面的高度H2約為5米。根據天線的方向圖，雷達所覆蓋的路面是 橢圓形，其沿車輛行駛方向的長度最長為10米，最短為2米。由于檢測算法的要求，雷達安裝高度不能過高或過低，否則要調整算法的參數。另外，立柱上需要安裝避雷針， 防止自然條件的影響。
本實用新型提供了一種智能交通車輛檢測雷達的思路及方法，具體實現該技術方案 的方法和途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和 潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部 份均可用現有技術加以實現。
權利要求1、一種智能交通車輛檢測雷達，其特征在于，它包括發射機(1)、發射天線(2)、接收天線(3)、接收機(4)和信號處理模塊(5)，發射機(1)與發射天線(2)電連接，接收天線(3)通過接收機(4)與信號處理模塊(5)電連接。
2、 根據權利要求1所述的智能交通車輛檢測雷達，其特征在于，所述的發射機(1) 包括恒溫晶振(101)、倍頻器(102)、 一號帶通濾波器(103)、數字化頻率合成器(104)、 鎖相介質振蕩器(105)、 二號帶通濾波器(106)、 一號混頻器(107)、高頻放大器(108)、 三號帶通濾波器(109)和脈沖調制開關(110);恒溫晶振(101)分別與倍頻器(102)、 鎖相介質振蕩器(105)連接，倍頻器(102)的輸出端依次通過一號帶通濾波器(103)、 數字化頻率合成器(104)、 二號帶通濾波器(106)與一號混頻器(107)電連接；鎖相 介質振蕩器(105)與一號混頻器(107)電連接； 一號混頻器(107)依次通過高頻放 大器(108)、三號帶通濾波器(109)和脈沖調制開關(110)電連接。
3、 根據權利要求1所述的智能交通車輛檢測雷達，其特征在于，所述的接收機(4) 包括與接收天線(3)連接的三號混頻器(41)，與鎖相介質振蕩器(105)連接的隔離 器(42)，以及中頻接收機(43);隔離器(41)與三號混頻器(41)的輸入端電連接， 三號混頻器(41)的輸出端與中頻接收機(43)電連接。
4、 根據權利要求3所述的智能交通車輛檢測雷達，其特征在于，所述的中頻接收 機(43)包括一號放大器(431)、四號帶通濾波器(432)、功分器(433)、四號混頻器(434)、 一號低通濾波器(435)、 二號放大器(436)、正交橋(437)、五號混頻器(438)、 二號低通濾波器(439)、三號放大器(440);與三號混頻器(41)連接的一號放大器(431) 通過四號帶通濾波器(432)與功分器(433)電連接，功分器(433)分別與四號混頻 器(434)、五號混頻器(438)電連接；與鎖相介質振蕩器(105)電連接的正交橋(437) 分別與四號混頻器(434)、五號混頻器(438)電連接；四號混頻器(434)通過一號低 通濾波器(435)與二號放大器(436)電連接，五號混頻器(438)通過二號低通濾波 器(439)與三號放大器(440)電連接。
5、 根據權利要求1所述的智能交通車輛檢測雷達，其特征在于，所述的信號處理 模塊(5)包括數模轉換器和數字信號處理器。
專利摘要本實用新型公開了一種智能交通車輛檢測雷達，包括發射機、發射天線、接收天線、接收機和信號處理模塊，發射機與發射天線電連接，接收天線通過接收機與信號處理模塊電連接。本實用新型采用雙天線的全相參脈沖體制，發射機發射經過調制的線性調頻信號，信號處理模塊采用脈沖壓縮技術獲得每個車道回波的強度，這樣能準確捕捉到該車道內是否有車輛存在，同時檢測相應的相位信息獲取車輛的速度，測量結果準確；信號處理模塊對采集到的回波數據做匹配濾波處理，能實時獲取天線照射范圍內所有車輛的信息，檢測信息量大，同時根據車道回波的強度和持續時間能獲得車輛的行駛方向、車速以及車長等信息，尤其適合在早晚城市交通擁擠等情況。
文檔編號G01S7/285GK201383004SQ20092003569
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月16日 優先權日2009年3月16日
發明者關振紅, 勇 李, 沈超玲, 斐 趙, 陳加清, 顧懷中 申請人:中國人民解放軍理工大學氣象學院;江蘇摩爾信息技術有限公司