[发明专利]一种三维交通信息采集雷达及实现方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，尤其涉及一种能同时检测目标距离、方位和速度的三维交通信息采集雷达及实现方法。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展和城市化进程的加快，我国交通基础设施承受着巨大的压力。通过以信息技术为主导的智能交通系统(ITS)的有效管理和调配，可以提高现有路网的通行能力和效率、减少交通拥堵以及降低环境碳排放影响等。实时交通信息获取是实现ITS的前提和关键。实时交通信息包括车速监测、车流量统计、车辆探测、车辆高度和大小测量、车辆分类以及车辆行驶中的重量等。实时交通信息采集是交通系统关键组成部分，常用技术手段有地感线圈、视频和雷达三种。

公开号为201974942U的实用新型专利公开了一种地感线圈车辆检测器，地感线圈能可靠检测路面通行车辆存在以及运动速度，但在实际使用中需要切开路面埋设线圈，影响交通通行，并且在桥梁、隧道等特殊路段时不允许切开路面的；另外在车辆碾压下埋于地下的线圈很容易出现故障，而一旦出现故障则需另找地方重新开挖路面埋设新线圈，给后续维护带来很大人力及物质成本。

公开号为101959061B的发明专利公开了一种交通路况视频监控系统及方法，视频检测技术也在交通卡口管理中取得了一定的应用，能可靠检测路面通行车辆存在但不能获取运动速度，并且视频技术受使用环境影响较大，雨雾天气对成像的影响以及黑夜灯光的影响对使用效果较大。

公开号为201845436U的实用新型专利公开了一种平板窄波雷达触发卡口系统，可知微波雷达测速法能可靠检测路面通行车辆存在以及运动速度。目前大量安装使用的微波测速雷达通过发射单频连续波信号照射目标，接收其反射的回波信号，用多普勒测速原理来检测目标是否存在以及测量目标速度。其基本工作方式是利用微波信号在天线作用下形成一个窄波束在路面投下一个电波照区，一旦有汽车进入该区域雷达可探测到；但而电波照区在实际工程中受天线副瓣影响并不好精确控制，并且该方法无法获得车辆的距离信息，因而导致给照相机的触发信号不准，导致一些数据无效；该类型雷达还有一个缺点是一般只能测量时速20公里以上的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维交通信息采集雷达, 该雷达是一种宽波束雷达, 该雷达输出的目标数据不仅包括车辆的速度，而且还包括车辆的位置坐标，能同时检测目标的速度、距离和方位信息，能实现10个车道，多达100个目标的同时跟踪与定位，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种三维交通信息采集雷达，包括DDS(直接数字式频率合成器)、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。

作为本发明的进一步方案，所述接收天线每两条之间相距一定距离。

作为本发明的进一步方案，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。

一种三维交通信息采集的实现方法，包括以下步骤：

（1）通过LFMCW技术获取目标的距离信息；

（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或多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,结合步骤(1)的目标距离信息,即可得到车道信息；

（4）采用自适应横虚警检测(CFAR)检测车辆信息，从杂波中得到目标信息,在保证虚警概率一定的情况下，采用自适应杂波抑制算法可去除干扰信号，提高监测概率；自适应杂波目标检测算法可在环境变化的情况下自动建立背景模型，提高检测概率，并且新设备安装后无需人工干预即可自行收集背景信息并调整检测参数。

作为本发明的进一步方案，步骤（1）中，所述通过LFMCW技术的测距方法如下：