專利名稱：：一種微波車輛檢測雷達的控制方法
技術領域：
：本發明涉及一種微波車輛檢測雷達的控制方法，主要用來檢測多車道中行駛車輛的速度、數量以及車輛長度信息。
背景技術：
：在道路交通監測領域，對車輛速度的檢測通常有基于視頻目標識別技術檢測儀、基于地感線圈技術檢測儀、基于紅外或激光技術的檢測儀以及基于微波技術的檢測雷達等實用產品。由于采用的技術不同，相應的設備有各自的特點和一定的不足。基于視頻目標識別技術檢測儀在檢測車輛位置時易受到攝相機安裝傾角、路面傾斜度產生的梯形誤差的影響，同時由于車身形狀、車身陰影、攝相機自身抖晃以及雨雪等自然條件的影響而會有較大的誤差，因此應用領域受到限制。基于地感線圈技術檢測儀在安裝時，預埋線圈的施工復雜，還要封路并且破壞路面。當車輛超速和重載較多的情況下，線圈的破損率較高，甚至有些路段的線圈平均壽命僅數月，同時，基于地感線圈技術檢測儀在受到雨水干擾時也容易產生誤報。基于紅外或激光技術的檢測儀測量比較準確，但也具有如下缺點受到激光測速原理的限制，激光光束必須要瞄準垂直與激光光束的平面反射點，又由于被測車輛距離太遠、且處于移動狀態，或者車體平面不大，而導致激光測速成功率低、難度大，特別是執勤警員的工作強度很大、很易疲勞；鑒于激光測速的原理，激光測速器不可能在運動中使用，只能在靜止狀態下應用；因此，激光測速儀不能稱之為"流動電子警察"，在靜止狀態下使用時，司機很容易發現有檢測，因此達不到預期目的；由于紅外激光的直線傳播特性導致其測速盲區大，目前市場較為成熟的紅外或激光類測速儀漏車率較高，并且成本高，即使不含取景和控制部分的價格也比較高。目前，在實際的交通控制和管理中，基于微波技術的車輛檢測雷達使用的比較多。這類檢測設備按功能上可分為兩類，第一類是手持或車載類測速雷達，這種雷達工作時一次只能對一個車道進行監控，測量的結果主要作為超速違規的依據；第二類檢測雷達主要起到信息監控的作用，使用時通常安裝在車道的一側，對多車道進行實時、全面和準確的監控，并且可以給出某時刻車道上車輛的微波成像圖以及給出每個車輛的車長等信息，測量的結果通過通信裝置送指揮中心，供交通管理使用。無論那種方式的微波車輛檢測雷達，原理上都是測量車輛的多普勒頻移，進而獲得車輛的速度。如果雷達安裝在車輛的前進方向或反方向，此時目標的多普勒頻移的絕對值最大，測量比較準確；而如果雷達安裝在車道的一側，此時雷達檢測到的多普勒頻移很小，則測量誤差較大。如果車輛速度比較慢甚至停止時，側視工作的檢測雷達測量誤差就更大，甚至無法檢測到車輛。以上分析的原因是目前現有側視類微波車輛檢測雷達普遍存在的問題，即對具有一定速度的車輛檢測比較準確，但對慢速車輛檢測效果大打折扣，而且很難檢測車輛的長度等信息。
發明內容發明目的本發明的目的是為克服現有道路車輛檢測雷達控制方法的不足，提供一種新的控制方法，釆用這種控制方法的雷達可以全面采集和檢測道路車輛信息，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，另外還可以獲得車長信息。技術方案一種微波車輛檢測雷達的控制方法，包括以下步驟步驟一、對檢測雷達工作參數賦值；步驟二、距離向脈沖壓縮，對采集到的目標回波信號進行脈沖壓縮處理，得到各個車道內是否存在車輛；步驟三、分別提取出各目標車輛的子回波，包括行進車輛的子回波數據和停止車輛的子回波數據，通過車輛與雷達之間的距離是否變化即是否產生多普勒效應來判斷車輛是移動的還是停止的即如果沒有多普勒效應，則整個方位向都將有目標車輛的回波信號，則可從距離向脈沖壓縮后的回波數據的圖形中得到車輛的速度為零，即為停止的車輛；如果有多普勒效應，則只有在部分車道的方位向上有回波信號，即為行進車輛；步驟四、對行進車輛的各子回波數據進行速度搜索，每搜索一次得到一個匹配濾波函數，進行方位向脈沖壓縮后計算峰度值；步驟五、如果得到最大峰度值，則最大峰度值處所對應的搜索速度即為車輛行駛的速度，然后根據此速度計算出方位向調頻斜率，并對方位向數據進行脈沖壓縮，然后將目標子回波的距離門相加，將相加的結果與設定的門限值比較得到車長；如果沒有得到最大峰度值，則返回步驟四繼續搜索。其中，所述的門限值的取值范圍為3060dB。其中，所述的步驟一中的雷達工作參數包括雷達的架設高度、雷達對地面傾角、雷達距車道的距離、車道中間綠化帶的寬度、車道的寬度以及雷達本身的系統參數。其中，所述的步驟二包括如下步驟設雷達發射的線性調頻脈沖信號為w"r)exp(;'2;/^+7ri^r2L雷達采集的某點目標回波數據首先經解調至基帶，將距離頻率中心置零，解調后的點目標回波表達式為(r,0=4)A[r-2刷/c]w。(f-^)exp{-河0刷/c)exp(/;rf^(r-2刷/c)2}，7上述兩公式中Jo為任意復常數，r為距離向時間變量，f為方位向時間變量，^為波束中心偏離時間，MV(rrectf二)為距離向包絡即矩形窗函數，脈沖持續的時間、r」r=5.2//s，M^)為方位向包絡函數即sinc平方型函數，5為線性調頻信號的帶寬，/。為雷達載頻，距離向調頻斜率〖，=|，及(0為瞬時斜距；處理該回波的步驟如下(1)對雷達采集的點目標回波信號s。0"力在距離向做快速傅立葉變換，得到回波信號的距離向頻譜s。(y;力=(,—。《—t)e鄧(—/4"7。+/f)及(,expf-，其中人和4為任意復常數，f為方位向時間變量，t為波束中心偏離時間，w,(/;/iO是距離頻譜的包絡，w,(r)-rectf^l為距離向包絡即矩形窗函數，/7、7V為距離向頻率變化量，A(r)為窗函數^(,)的逆傅立葉變換函數，r為脈沖持續的時間，w。(0為方位向包絡函數即sinc平方型函數，/。為雷達載頻，《,為距離向調頻斜率，it)為瞬時斜距，c為光速；(2)由匹配濾波原理得到參考基帶回波信號為^(d，對Mr)做快速傅立葉變換，以獲得基帶參考信號的頻譜H(y;)-^(/;)exp[/;r^,其中w,C/;/^)是距離1頻譜的包絡，w^rectf二)，,為距離向頻率變化量，其取值范圍為從-4到A-^，、巧22M而變化間隔為A，,為采樣頻率，M為距離向采樣點數，距離向調頻斜率i^-2,其中71=5.2//8為脈沖持續時間，B為線性調頻信號的帶寬；(3)雷達接收到的面目標回波信號由多個散射點組成，對面目標信號的距離向進行脈沖壓縮處理，也即是先將回波信號的距離向頻譜和基帶參考信號的頻譜相乘得到s。(/r，0^(y;),然后對其進行逆快速傅立葉變換，得面目標信號的距離向脈沖壓縮信號<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，《表示散射點的個數，"t、^和h分別表示第A個散射點的復幅度、橫坐標和縱坐標，M。^/)表示距離移動，即第w個脈沖所跟蹤目標位置與雷達測量之間的差，e(m,")表示噪聲和雜波，c為光速，變量/w二l,2，…，M，變量"=1，2，…，iV，M為距離門數目，iV為距離門中的脈沖數，/)=/。+^^1為離散的頻率，/。為雷達載頻，^為距離向調頻斜率，Q為取樣時間。其中，所述的步驟四包括如下步驟(1)采用初次逼近的搜索算法以較大搜索間隔進行粗略搜索以初始搜索中心速度為中心，以粗略搜索間隔左右各W次的搜索，iV為10100之間的任一整數，正側視條件下方位向調頻斜率/"=1，其中^為車輛行駛的速度，義為雷達的工作波長，i=15+(A-12)x&為某一距離門中心到雷達的斜距，變量A:表示提取的某一距離門，&為距離向分辨率；所述的初始搜索中心速度為50.0km/h，粗略搜索間隔為0.5km/h;(2)從第z'個目標子回波"w，w)中提取一個幅度最大的距離門;OO，并對該距離門做快速傅立葉變換，得到信號頻譜p(y;)，然后以每次速度搜索得到的方位向調頻斜率，并計算出參考信號頻譜，表示為//^(/;)=6邵，其中乂為選擇的距離門方位向頻率變化量，y^為每次搜索獲得的方位向調頻斜率，信號頻譜與參考信號頻譜相乘后做逆快速傅立葉變換，獲得基帶匹配濾波器結果;/(")，"-l,2,…,7V，iV為距離門脈沖數目；(3)每搜索一次速度，進行一次步驟(2)的操作，并對方位向壓縮后的信號;/(w)計算一次峰度值，最終形成峰度曲線；(4)在粗略搜索的基礎上，從形成的峰度曲線中取最高點周圍的區域，以精確搜索間隔進行精確搜索，重復步驟(2)和(3)的過程，最終峰度曲線尖峰處對應的搜索速度即為車輛行駛的速度。所述的精確搜索間隔為0.1km/h,所述的最高點周圍區域為峰度曲線中最高點處左右各5.0km/h之間。其中，所述的步驟五包括如下步驟(1)在步驟四的基礎上得到各目標車輛行駛的速度，即得到各目標子回波的方位向調頻斜率/^，形成各目標子回波的方位向參考函數<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>然后分別對各目標回波信號進行方位向壓縮，從而獲得第/個車輛對應的二維微波圖像。(叫w)，其中m-l,2，…，M，w=l,2,'.,iV，iV為距離門脈沖數目，M為移動目標的距離門數目，乂為選擇的距離門方位向頻率變化量；(2)對r/(w,")各距離門進行累加，得到<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中/^W為某一單元信號的值，附-l,2,…，M，"=l,2,...，iV，iV為距離門脈沖數目，M為移動目標的距離門數目；(3)通過對ir")計算得20lg，對20lg;r")形成的曲線加一門限值進行截取，得到移動目標的長度；所述的門限值的取值范圍為3060dB。本發明的原理是利用多普勒調頻斜率/^來獲取車道內車輛的移動速度，其中/^的表達式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(1)中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>為目標與雷達的距離變化量，r。為車輛移動的速度，i。為波束中心斜距，^為方位向變化時間變量。由式(1)可知，為了測算出F。，可以通過精確估算力,反演得到，因此(1)式既是測量速度F"。的一種方法，也是實現方位向成像的前提。當估算得到方位向調頻斜率后，進行方位向壓縮，然后對某一車輛目標提取方位向壓縮后的距離向信號&(w)，其中/w"，2,…，M，"4，2，…,iV，iV為距離門的脈沖數目，M為該車輛目標所占有的距離門數目，則有"")=(2)將(2)式變形為2。ig=2oig￡k(")l，形成曲線并加一門限值截取可=1以估計出移動目標的長度。本發明利用最大修正峰度對準準則就可以實現以上要求，峰度(kurtosis)是與隨機變量的四階中心矩有關的一個統計量，描述了變量所有取值分布的陡緩程度。峰度定義為ib/Wow^-五["一/")4](3)其中x是隨機變量，//為其均值，o"為其標準偏差，五(.)代表數學期望操作。對于一個有限長序列X={jc。，a，…,}，其峰度表示該序列iV個取樣值分布的平緩程度，此時峰度的計算可用時間平均代替(3)的集平均，即1w-1x一7』=丄y——)4(4)i=0其中歹=丄5>,，ct2=_j_s(%)2。實際中，目標強散射點分布各不相同，回波包絡會有起伏，且伴有隨機噪聲，未對準的相鄰回波相加得到的和包絡能量必然會分散變為均勻。但是，波形特征可能會由于不同的包含強散射點的距離單元的包絡相加，而變得更加尖銳，從而造成錯誤對準。為了避免錯誤對準，采用最大修正峰度對準準則。針對峰度應用于包絡對準的缺陷，對式(4)進行修正，有h咖/s'4S"'—,f)(5)W,=0cr其中7-^z^，^!i]^iO'—^p1)2，w=i>,2。在本發明的實際應用中，/-0/=0X二^。,jc,，…，^J為每次速度搜索方位向壓縮后某一較強距離門信號得到的序列，iV為方位向單元個數或采樣個數。11由以上推導可知，峰度可以衡量序列數值分布的平緩程度，可以衡量包絡波形的尖銳程度或均勻程度，方位向聚焦的越好則峰度值越大，所以以最大峰度作為準則完成方位向調頻斜率的精確估算，是一種可行的方法。利用最大修正峰度對準準則來估計目標移動速度時，由(1)式可知，速度搜索與方位向調頻斜率的搜索是等價的。有益效果(1)監控車道多，檢測范圍大，根據微波測量原理，雷達檢測范圍與天線的技術指標有關，同時更與雷達系統處理與分辨目標的能力有關，本發明采用的控制方法對面目標進行匹配濾波處理，能對大范圍多車道內的車輛信息進行快速監測，做到同時對監測帶內的多個目標進行監控，無一遺漏；(2)測速更準確，能準確檢測慢速甚至靜止車輛，對于慢速甚至靜止目標的監測一直是基于微波技術的檢測雷達的技術難點，本發明提供的控制方法能從根本上解決這個問題，通過對回波信號的處理，首先能確定車道內是否有(包括靜止的)車輛，然后區分靜止和運動的車輛，進而估計運動車輛的速度，測速信息準確，誤差小，尤其適合早晚城市交通擁擠等情況；(3)可以給出某一時刻雷達監控范圍內的所有車輛的微波圖像，并能估計出車輛長度，視頻類交通測量儀器受黑天、雨雪、冰雹、濃霧和陰霾天氣等自然條件影響比較大，而微波圖像能全天時、全天后工作，能提供反映各個車輛位置的圖像，并且通過對微波圖像的分析，能獲取車長信息，便于交通控制。圖1是本發明車輛檢測雷達控制方法的工作流程圖。圖2是本發明雷達的工作狀態圖。圖3是本發明的信號處理模塊原理框圖。圖4-a至4-i3是本發明車輛檢測雷達控制方法的實例處理結果示意圖4-a、為三個車輛目標的距離向脈沖壓縮結果；4-b、提取得到的目標l的子回波；4-c、提取得到的目標2的子回波；4-d、提取得到的目標3的子回波；4-el、目標l分別進行粗略搜索結果；4-e2、目標l分別進行精細搜索結果；4-fl、目標2分別進行粗略搜索結果；4-f2、目標2分別進行精細搜索結果；4-gl、目標3分別進行粗略搜索結果；4-g2、目標3分別進行精細搜索結果；4-hl、車輛目標l的方位向壓縮后的圖像；4-h2、車輛目標2的方位向壓縮后的圖像；4-h3、車輛目標3的方位向壓縮后的圖像；4-il、目標l長度估計曲線(門限值設為50dB);4-i2、目標2長度估計曲線(門限值設為50dB);4-i3、目標3長度估計曲線(門限值設為50dB)。具體實施例方式下面結合附圖對本發明做更進一步的說明。如圖1所示，本發明包括如下步驟步驟一、程序初始化，即將檢測雷達相關工作參數賦值；步驟二、距離向脈沖壓縮，即對采集到的目標回波信號進行脈沖壓縮處理，得到各個車道內是否存在車輛；步驟三、從距離壓縮后的整個回波信號中提取出各個車輛的目標子回波數據，判斷出各個目標是行進中還是停止，并為后面的處理步驟提供基礎；對步驟三的進一步說明如下分別提取出各目標車輛的子回波，從而分別對各個子回波數據進行處理和分析，子回波數據包括行進車輛的子回波數據和停止車輛的子回波數據，通過車輛與雷達之間的距離是否變化即是否產生多普勒效應來判斷車輛是移動的還是停止的。如果沒有多普勒效應，那么整個方位向都將有目標車輛的回波信號，則從距離向脈沖壓縮后的回波數據的圖形中可以得到車輛的速度為零，即為停止的車輛；如果有多普勒效應，那么只有在部分車道方位向上有回波信號，則可以在接下來的步驟中估計出車輛行進的速度。步驟四、對行進車輛的各子回波數據進行速度搜索(即方位向調頻斜率)，每搜索一次得到一個匹配濾波函數，進行方位向壓縮后計算峰度值；步驟五、如果得到最大峰度值，那么最大峰值處所對應的搜索速度即為車輛行駛的速度，根據獲得的車輛行駛速度可以計算方位向調頻斜率并對方位向數據進行脈沖壓縮，從而得到目標車輛的最終微波成像圖，通過與設定的門限值比較估計得到車長；如果沒有得到最大峰度值，則返回步驟四繼續搜索。如圖2所示，圖中標注l是微波車輛檢測雷達，陰影部分是雷達的波束照射范圍，x為平行于車道方向的坐標軸，y為垂直于車道方向的坐標軸，z為雷達架設高度方向坐標軸，及。為波束照射區中心到雷達的距離，及W為目標與雷達之間的瞬時距離，f為車輛行駛時間變量，/J為雷達架設的高度。如圖3所示，本發明的硬件包括接收回波信號的模數轉換器(AD)，以及對接收到的13信號進行處理的數字信號處理組件。其中數字信號組件包括先進先出隊列(FIFO)、復雜可編程邏輯器件(CPLD)、異步通訊裝置(UART)、通訊接口(RS232)和信號處理器(DSP)。雷達工作時，CPLD產生控制信號對AD、FIFO和UART進行控制，雷達接收機將接收的正交回波信號I和Q送入AD轉換器進行采樣，得到數字信號并存儲在FIFO中等待處理，DSP依次處理數字回波信號，最后將處理結果經UART控制發送到RS232實時傳輸到信息中心。下面以同時檢測三輛行進的車輛進一步說明本發明的檢測方法，其中，處理的數據為雷達樣機采集在公路上行駛車輛的實測回波數據。1、程序初始化，將檢測雷達參數賦值。在DSP器件中輸入雷達架設高度為5.0m、雷達對地面傾角為30。、雷達距離車道的距離為5.0m、車道中間綠化帶的寬度O.Om以及車道的寬度3.0m等工作參數，另外還包括雷達本身的系統參數，其中載頻為10.5GHz、距離向分辨率為0.15m、脈沖寬度為5,2Ms、脈沖重復頻率為2048Hz、線性調頻信號的帶寬為40MHz、斜視角為0°、采樣頻率為100MHz，并做好接收和處理回波數據的準備。2、距離向脈沖壓縮，對采集到的目標回波信號進行脈沖壓縮處理，主要判斷車道內有無車輛。雷達發射具有線性調頻特性的脈沖，接收天線接收到目標反射的回波信號，形成兩路正交的回波信號I和Q，兩路回波經AD轉換器采樣后變成數字回波信號。雷達采集數據最終以二維形式進行存儲，橫坐標是方位向采樣點數，縱坐標是距離向采樣點數，可以從距離壓縮后的圖4-a看出，圖中給出的是截取雷達監測車道內的部分距離門數據。設雷達發射的線性調頻脈沖信號為=w^expfy2《2"+7Vrf^r2}，雷達采集的某點目標回波數據首先進行解調處理，以便將距離頻率中心置零。解調后的點目標回波數據為s0(r,0=J0wr[T—2及(f)/c]w。(—/c)exp{—_/4<0及(f)/c}exp{/;ri^(r—2i(f)/c)2}。以上兩式的參數含義如下A)為任意復常數，r為距離向時間變量，f為方位向時間變量，波束中心偏離時間^=0，w^rectfl)為距離向包絡即矩形窗函數，脈沖持續的時間、r」r=5.2//s，w。《)為方位向包絡函數，即sine平方型函數，線性調頻信號的帶寬5=40MHz，雷達載頻/。-10.5GHz，距離向調頻斜率夂，=|，i(/)為瞬時斜距。具體處理過程如下14(1)對雷達采集得到的目標回波信號s。(r力在距離向做快速傅立葉變換，得到回波信號的距離向頻譜S。(/r力=44『r(/-Oexpf"'^^^}exp{-審其中j。和4是兩個任意副常數，此處取4^:^,MV(/r/ZO是距離頻譜的包絡，w々)-rectf二)為距離向包絡即矩形窗函數，y;為距離向頻率變化量，其范圍為從、7V-1到1—A，而變化間隔為A，采樣頻率,=100MHz,距離向采樣點數MH024，22MMw。W為方位向包絡函數即sinc平方型函數，/。二10.5GHz為雷達載頻，7=5.2//8為脈沖持續時間，B二40MHz為雷達發射線性調頻信號的帶寬，距離向調頻斜率i^=，及W為瞬時斜距，光速c-3xl()Sm/s;(2)由匹配濾波原理得到距離向參考基帶回波信號為M一，并對/<》做快速傅立葉變換以獲得基帶參考信號的頻譜)=K)expA^，其中K(/r)=Wr(/r/&)是距離頻譜的包絡，HvO"rectf;)，,為距離向頻率變化量，其范圍為從-4到、巧2A-A，而變化間隔為A，采樣頻率,400MHz，距離向采樣點數M-1024，脈沖2MAf持續時間『=5.2//8，線性調頻信號的帶寬B二40MHz，距離向調頻斜率^_=^;(3)將上述步驟(1)和步驟(2)得到的距離向頻譜與基帶參考信號的頻譜相乘，然后對相乘的結果進行逆快速傅立葉變換，獲得三個正在行駛車輛在雷達距離向分布情況，如圖4-a所示，圖中目標3在第15距離門對應的距離上，目標2在第14距離門對應的距離上，目標1在第12距離門對應的距離上。另外，圖4-a的上下邊緣處回波是由車道柵欄等靜止物體反射產生的。3、提取行進車輛的子回波。分別從整個回波數據中提取出各目標車輛從而形成各個車輛的子回波，圖4-b、4-c和4-d為三個目標距離壓縮后的子回波平面圖。從圖中可以觀察到，三個目標車輛的子回波數據只在部分方位向上有回波信號，即目標車輛與雷達之間產生多普勒效應，說明這三個目標車輛是以一定的速度在行駛。4、對行進的車輛進行速度搜索。根據步驟3獲得的各個行進車輛的子回波，對其進行速度搜索以計算峰度值，每個子回波的最大峰度峰值所對應的搜索速度即是該車輛的行進速度。具體處理步驟如下(1)以初始搜索中心速度Va—in^50km/h為中心，以0.5km/h為搜索間隔左右各搜索100次，這是粗略搜索。方位向調頻斜率/*=;，其中F。—+0.5/為速度搜索范圍，變量/是整數，其變化范圍為從-IOO到IOO，義=0.028111為工作波長，及=15+^-12)x;^為某一距離門的中心斜距，變量t-l，2，…，25表示提取的某一距離門，^-1.5m為距離向分辨率。(2)從第/個目標子回波中提取一個幅度最大值對應的距離門，在本實例中，即目標1提取第12個距離門、目標2提取第14個距離門、目標3提取第15個距離門，并對這些距離門在方位向做快速傅立葉變換得到信號頻譜戶(/;)，得到方位向匹配濾波器的參考信號頻譜/^(/;—exp其中/^=;，,為距離門方位向頻率變化量，其取值范圍從-PRF/2到PRF/2-PRF/iV，取值間隔為PRFW，iV=10240為方位向采樣點數，PRF:2048Hz為脈沖重復頻率，然后對信號頻譜和參考信號頻譜相乘并做逆快速傅立葉變換，得到方位向脈沖壓縮結果；(3)每搜索一次速度，進行一次步驟(2)的操作，并對該距離門信號根據公式(5)，即修正后的峰度值公式計算一次峰度值，最終形成峰度曲線，結果見圖4-el、4-fl和4-gl;(4)在粗略搜索的基礎上，從形成的峰度曲線中取出最高點，以這個最高點所對應的速度為中心，在左右各5km/h范圍內，以精確搜索間隔0.1km/h，進行左右各50次的精確搜索，重復(2)和(3)的過程，最終峰度曲線尖峰處對應的速度即為車輛行駛的速度，結果見附圖4-e2、4-f2和4-g2。5、方位向脈沖壓縮并估計車長。對各個車輛做微波成像處理，結果見圖4-hl、4-h2和4-h3，通過對微波圖像分析可獲得每個車輛的車長信息。具體步驟如下(1)在步驟4的基礎上，得到各行進車輛的速度信息，進而得到各子回波數據的方位向調頻斜率，由此計算出方位向最佳匹配濾波器頻譜函數//。2)=exp->其中/*=^~，r。力《古i十A⑧目t示^,3^，x力足巨帛n^i立f^^帛變《七i，其取值范圍為從-PRF/2到PRF/2-PRF/JV，取值間隔為PRF/iV，iV=10240為方位向采樣點數，PRF=2048Hz為脈沖重復頻率，這樣可以對各目標子回波進行方位向脈沖壓縮處理，得到3個車輛的二維微波圖像，結果如圖4-hl、4-h2和4-h3所示，分別對應目標l、目標2和目標3;(2)對各目標對應的距離門按式20lg/K")=20lg￡1^(")l進行累加，其中w=l,2,...,M，w=l，2，."，iV，iV=10240為距離門的脈沖數自1M-25為移動目標的距離向單元數目，通過設定門限值50dB，可以估計出移動目標的長度。在本實例中，目標l的長度估計是子回波成像圖4-hl的第11、12、13個距離門進行相加；目標2的長度估計是子回波成像圖4-h2的第13、14、15個距離門相加；目標3的長度估計是子回波成像圖4-h3的第14、15、16個距離門相加。最終檢測結果見表1和附圖4-il、4-i2和4-i3，其中表1為實例中對車輛的速度和長度的估計結果，對車長的估計見圖4-il、4-i2和4-i3。表1車輛的速度和長度的實際和測量結果<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>權利要求1、一種微波車輛檢測雷達的控制方法，其特征是包括以下步驟步驟一、對檢測雷達工作參數賦值；步驟二、距離向脈沖壓縮，對采集到的目標回波信號進行脈沖壓縮處理，得到各個車道內是否存在車輛；步驟三、分別提取出各目標車輛的子回波，包括行進車輛的子回波數據和停止車輛的子回波數據，通過車輛與雷達之間的距離是否變化即是否產生多普勒效應來判斷車輛是移動的還是停止的即如果沒有多普勒效應，則整個方位向都將有目標車輛的回波信號，則可從距離向脈沖壓縮后的回波數據的圖形中得到車輛的速度為零，即為停止的車輛；如果有多普勒效應，則只有在部分車道的方位向上有回波信號，即為行進車輛；步驟四、對行進車輛的各子回波數據進行速度搜索，每搜索一次得到一個匹配濾波函數，進行方位向脈沖壓縮后計算峰度值；步驟五、如果得到最大峰度值，則最大峰度值處所對應的搜索速度即為車輛行駛的速度，然后根據此速度計算出方位向調頻斜率，并對方位向數據進行脈沖壓縮，然后將目標子回波的距離門相加，將相加的結果與設定的門限值比較得到車長；如果沒有得到最大峰度值，則返回步驟四繼續搜索。2、根據權利要求1所述的一種微波車輛檢測雷達的控制方法，其特征在于所述的步驟一中的雷達工作參數包括雷達的架設高度、雷達對地面傾角、雷達距車道的距離、車道中間綠化帶的寬度、車道的寬度以及雷達本身的系統參數。3、根據權利要求1所述的一種微波車輛檢測雷達的控制方法，其特征在于所述的步驟二包括如下步驟設雷達發射的線性調頻脈沖信號為々)=w,(T)exp(/2;/of+_/>夂^2}，雷達采集的某點目標回波數據首先經解調至基帶，將距離頻率中心置零，解調后的點目標回波表達式為&(r，0=[r-2及(f)/c]wa《—^)exp(-_/4<0及(0/c}exp}/;rf^(r-2i(f)/c)2}，上述兩公式中^為任意復常數，T為距離向時間變量，f為方位向時間變量，^為波束中"、心偏離時間，w,0")-rectl為距離向包絡即矩形窗函數，脈沖持續的時間r-5.2//8，^r」w。W為方位向包絡函數即sinc平方型函數，B為線性調頻信號的帶寬，/。為雷達載頻，距離向調頻斜率^,=|，i(f)為瞬時斜距；處理該回波的步驟如下(1)對雷達采集的點目標回波信號s。0:，/)在距離向做快速傅立葉變換，得到回波信號的距離向頻譜s。(y;，」。4K(/》。(卜dexpf-_/^^^Ml}eXp{-_/d，其<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>中A和4為任意復常數，f為方位向時間變量，^為波束中心偏離時間，w,(/;/(;)是距離頻譜的包絡，w"r卜rectf工)為距離向包絡即矩形窗函數，,為距離向頻率變化量，AOO為窗函數^(/;)的逆傅立葉變換函數，r為脈沖持續的時間，w。(f)為方位向包絡函數即sinc平方型函數，/。為雷達載頻，《f為距離向調頻斜率，及(f)為瞬時斜距，c為光速；(2)由匹配濾波原理得到參考基帶回波信號為M4，對/^M故快速傅立葉變換，以獲得基帶參考信號的頻譜//(/;)=^(/;>鄧|/"4^1，其中w,(/;/〖,)是距離頻譜的包絡，MV(r)=rec《S),,為距離向頻率變化量，其取值范圍為從-4"到^-左，而變化間隔為A，,為采樣頻率，m為距離向采樣點數，距離向調頻斜率&=2，其mr中7=5.2//8為脈沖持續時間，5為線性調頻信號的帶寬；(3)雷達接收到的面目標回波信號由多個散射點組成，對面目標信號的距離向進行脈沖壓縮處理，也即是先將回波信號的距離向頻譜和基帶參考信號的頻譜相乘得到s。C/;,。h(/;)，然后對其進行逆快速傅立葉變換，得面目標信號的距離向脈沖壓縮信號<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中，《表示散射點的個數，^、^和h分別表示第A個散射點的復幅度、橫坐標和縱坐標，M。(w^表示距離移動，即第w個脈沖所跟蹤目標位置與雷達測量之間的差，e(附,")表示噪聲和雜波，c為光速，變量w-l,2,…，M，變量w",2,…，iV，M為距離門數目，iV為距離門中的脈沖數，厶二/。+^^為離散的頻率，/。為雷達載頻，^為距離向調頻斜率，^為取樣時間。4、根據權利要求1所述的一種微波車輛檢測雷達的控制方法，其特征在于所述的步驟四包括如下步驟(1)采用初次逼近的搜索算法以較大搜索間隔進行粗略搜索以初始搜索中心速度為中心，以粗略搜索間隔左右各iV次的搜索，iV為10-100之間的任一整數，正側視條件下方位向調頻斜率力，=^"，其中r。為車輛行駛的速度，義為雷達的工作波長，及=15+(6-12)x;7,為某一距離門中心到雷達的斜距，變量矢表示提取的某一距離門，&為距離向分辨率；(2)從第/個目標子回波^(m，")中提取一個幅度最大的距離門^")，并對該距離門做快速傅立葉變換，得到信號頻譜f(/;)，然后以每次速度搜索得到的方位向調頻斜率，并計算出參考信號頻譜，表示為/^(/(—expj-^r^^，其中,為選擇的距離門方位向頻率變化量，y^為每次搜索獲得的方位向調頻斜率，信號頻譜與參考信號頻譜相乘后做逆快速傅立葉變換，獲得基帶匹配濾波器結果;/(")，"-l,2,…,iV，iV為距離門脈沖數目；(3)每搜索一次速度，進行一次步驟(2)的操作，并對方位向壓縮后的信號;/(w)計算一次峰度值，最終形成峰度曲線；(4)在粗略搜索的基礎上，從形成的峰度曲線中取最高點周圍的區域，以精確搜索間隔進行精確搜索，重復步驟(2)和(3)的過程，最終峰度曲線尖峰處對應的搜索速度即為車輛行駛的速度。5、根據權利要求4所述的一種微波車輛檢測雷達的控制方法，其特征在于步驟(1)的初始搜索中心速度為50.0km/h，粗略搜索間隔為0.5km/h，步驟(4)中的精確搜索間隔為0.1km/h，所述的最高點周圍區域為峰度曲線中最高點處左右各5.0km/h之間。6、根據權利要求1所述的一種微波車輛檢測雷達的控制方法，其特征在于所述的步驟五包括如下步驟(1)在步驟四的基礎上得到各目標車輛行駛的速度，即得到各目標子回波的方位向調頻斜率/^，形成各目標子回波的方位向參考函數/^(/;)-expj-y;r^il，然后分別對各目標回波信號進行方位向壓縮，從而獲得第/個車輛對應的二維微波圖像^(叫")，其中mH,2，…，M，"",2，…，iV，iV為距離門脈沖數目，M為移動目標的距離門數目，y;為選擇的距離門方位向頻率變化量；(2)對r/(m，")各距離門進行累加，得到/^")=￡|/m(")|,其中；^(")為某一m-1單元信號的值，m=l，2，."，M，w=l,2，"'，iV，iV為距離門脈沖數目，M為移動目標的距離門數目；(3)通過對/7^0計算得20lg;r")，對20lg;r")形成的曲線加一門限值進行截取，得到移動目標的長度。7、根據權利要求1或6所述的一種微波車輛檢測雷達的控制方法，其特征在于所述的門限值的取值范圍為3Q60dB。全文摘要本發明公開了一種微波車輛檢測雷達的控制方法，包括以下步驟將微波檢測雷達工作參數賦值；距離向脈沖壓縮；分別提取各目標車輛的子回波，判斷是否有行進的車輛；對各行進車輛的子回波數據進行速度搜索，每搜索一次得到一個匹配濾波函數，并進行方位向脈沖壓縮后計算峰度值；如果得到最大峰度值，則最大峰度值處所對應的搜索速度即為車輛行駛的速度，然后用此速度計算出方位向調頻斜率，并進行方位向脈沖壓縮，然后將各距離門信號相加通過與設定的門限值比較得到車長；如果沒有得到最大峰度值，則返回上一個步驟繼續搜索。本發明的監控車道多，檢測范圍大；測速更準確，能準確檢測慢速甚至靜止車輛；能估計出車輛長度，便于交通控制。文檔編號G08G1/052GK101561970SQ200910027220公開日2009年10月21日申請日期2009年5月25日優先權日2009年5月25日發明者關振紅,周樹道,勇李,沈超玲,軍趙,陳加清,顧懷中申請人:中國人民解放軍理工大學氣象學院