[发明专利]一种三维交通信息采集雷达及实现方法

权利要求书

1.一种三维交通信息采集雷达，其特征是，包括DDS、调制器、功率放大器、发射天线、混频器、接收天线、低频放大器、信号处理器和通讯接口；所述DDS与调制器的输入端相连，调制器的输出端分别与功率放大器的输入端和混频器相连；所述功率放大器的输出端与发射天线相连；所述混频器的输入端与接收天线相连，输出端与低频放大器的输入端相连；所述接收天线至少两条；所述低频放大器和混频器的数量与接收天线的数量相同；所述低频放大器的输出端与信号处理器的输入端相连；所述信号处理器的输出端与通讯接口相连；所述DDS在低频产生LFMCW信号，经过调制器产生射频信号，一路送给功率放大器后送发射天线，另一路与来自接收天线1和接收天线2接收的信号通过混频器，再经过低频放大器直接送给信号处理器进行回波处理分析，信号处理器计算好车辆的位置及速度信息,把结果通过通讯接口电路送出给照相机或其它设备。

2.根据权利要求1所述的一种三维交通信息采集雷达，其特征是，所述接收天线每两条之间相距一定距离,用来确定角度覆盖范围。

3.根据权利要求1所述的一种三维交通信息采集雷达，其特征是，所述信号处理器包括AD转换器、FPGA芯片、DSP芯片及相关外围电路。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的三维交通信息采集的实现方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）通过LFMCW技术获取目标的距离信息，区分目标所在的车道；

（2）将采用MTD算法计算目标的速度，可进行超速检测；

（3）用相距一定距离的两个接收天线来同时收取目标的回波信号，并进行信号的相位分析，即可得到目标的方位角；

（4）采用自适应杂波抑制算法可去除干扰信号，降低虚警率。

5.根据权利要求4所述的一种三维交通信息采集的实现方法，其特征是，步骤（1）中，所述通过LFMCW技术的测距方法如下：

雷达产生一个发射频率随时间线性变化的发射信号，其斜率为

其中：BW为发射信号的带宽；T为发射信号的时宽；

假设目标距离为R，C为光速，则电波往返的时间为

由接收混频电路可得到发射信号与接收信号的频率差△f为

                                                                   

计算得到目标距离R为：

。

6.根据权利要求4所述的一种三维交通信息采集的实现方法，其特征是，步骤（2）中，所述MTD计算目标的速度的方法，如下：

当目标为单个静态目标时，差频信号是一固定频率正弦信号，其频率正比于目标的距离；通过对接收到的差频信号做FFT即可得到目标的距离信息；当某个目标相对于雷达有径向运动速度v时，其差频信号的频率及相位在变化，在此变化的频率中，包含了目标的速度信息；对同一距离单元目标的多个周期的信息进行FFT处理得到多普勒频率Fd，根据多普勒频率计算目标的运动速度为：

v=Fd*λ/2。

7.根据权利要求4所述的一种三维交通信息采集的实现方法，其特征是，步骤（3）中，所述目标的方位角的获取方法，如下：

用两个或多个接收天线进行信号相位比较可获得目标角度，当两个接收天线距离为L，工作频率对应的波长为λ,则雷达的理论波束覆盖宽度为2*arcsin(λ/(2*L))；当L从0.7*λ到5*λ改变时，能获得90度到11度的测角覆盖范围。