智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器技术方案

本发明专利技术公开了一种智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化的传感器，包括毫米波源、功率放大器、毫米波发射天线、毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器、开关、探测信号处理电路、通信信号处理电路、调制器、基带、中央控制机构。本发明专利技术兼有探测和通信功能，共用毫米波源、功率放大器、毫米波发射天线，毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器等器件，使得结构简单紧凑，成本低廉，适用于现代智慧交通系统中的车辆防撞探测与车间、车路无线互联。产品一致性高，更适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能交通信息采集领域，特别涉及一种智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器。
技术介绍
从上个世纪八十年代以来，随着社会经济的发展，世界各国普遍面临着交通拥挤、阻塞的问题，日本、美国和西欧等发达国家竞相投入大量资金和人力，开始大规模地进行道路交通运输智能化的研究试验。起初进行道路智慧化功能和车辆智慧化的研究，称为“智慧车辆道路系统(Intelligent Vehicle Highway Systems,IVHS)”。随着研究的不断深入，系统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个道路交通运输现代化的“智慧交通系统(Intelligent Transport Systems,ITS)”。智慧交通形成一个系统概念，起始于20世纪80年代，其中最具代表性的是美国智慧车辆道路系统(IVHS，1992年)、欧洲高效安全欧洲交通计划(PROMETHEUS，1986年)、欧洲车辆安全道路结构计划(DRIVE，1989年)日本的道路交通信息通信系统(VICS，1995年)。它们共同的特点是：将先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等有效地综合运用于整个交通服务、管理与控制，从而建立起来的一种大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统，以解决日趋恶化的道路交通拥挤、交通事故和环境污染。美、欧、日是世界上经济发展水平最高的国家和地区，也是世界上ITS开发应用的最好国家。从它们发展情况看，ITS的发展，已不限于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等问题，也成为缓解能源短缺、培育新兴产业、增强国际竞争力、提升国家安全的战略措施。作为ITS先进传感器技术之一的微波/毫米波传感器，又被称为微波/毫米波交通检测器，与视频检测等相区别。路口通常为多车道、并且具有多车辆、全天候的工作特性。在道路智慧化方面，车流量检测毫米波交通雷达作为主打产品不仅逐步占据欧美市场，而且逐步进入亚洲、中国市场；在车辆智慧化方面，防撞毫米波雷达作为主打产品在丰田、奥迪等高档车型系列已开始列装，并逐步向中、低档车型逐渐覆盖。中国的ITS起步较晚，与发达国家相比还存在较大差距。1988年北京市从意大利
引进了两套电子监控设备，开创了我国城市交通领域使用电子监控设备的先河，随后上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统。二十世纪九十年代中期以来，在科技部、交通部的组织下，我国交通运输界的科学家和工程技术人员开始跟踪ITS技术，并取得了长足进步。1999年11月国家科学技术部批准成立了国家智慧交通系统工程技术研究中心，在交通部、科技部的组织下，该中心完成了“九五”国家重点科技攻关项目“中国智慧交通系统体系框架”、国家基础性科研项目“中国ITS标准体系框架研究”、交通部重点科研项目“智慧运输发展战略研究”等一批关系中国ITS发展的重点项目，为我国顺利实施ITS打下了良好基础。作为ITS先进传感器技术之一的微波/毫米波传感器毫米波传感器，在车载应用中通常采取调频(FM)雷达体制。传感器发射信号电压可如下表示： U t = U t m s i n ( ω 0 + Δ ω Ω M sinΩ M t ) - - - ( 1 ) ]]>式中，ω0—载波角频率；Δω—载波角频偏；ΩM—调制角频率。反射回波信号电压可表示如下： U r = U r m sin [ ω 0 ( t - τ ) + Δ ω Ω M sinΩ M ( t - τ ) ] - - - ( 2 ) ]]>式中，τ—发射信号与反射回波信号的延迟时间。(2)式中信号的幅度、相位、频率信息，通过信号处理与目标识别算法，可以得到车辆的大小、距离、速度等信息，从而进行车辆防撞控制。车载毫米波雷达传感器一般基于单一的雷达探测功能，应用于车辆防撞，而同时能够实现探测和通信功能的毫米波传感器，还未出现。本专利技术的传感与通信一体复合的毫米波传感器，不仅实现探测的功能，而且实现毫米波无线数据传输功能。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提出一种结构简单、兼有探测和通信功能，成本低廉，特别适用于现代智慧交通系统中的车辆防撞探测与车与车之间、车与路之间无线互联等的智能应用。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：智慧交通系统应用的车载毫米波探测
与通信一体化传感器：包括毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3、毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、开关7、探测信号处理电路8、通信信号处理电路9、调制器10、基带11、中央控制机构12；调制器10、基带11分别通过开关7连接毫米波源1；毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3依次相连，同时毫米波源1连接混频器6；毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6依次相连；分别与混频器6连接的探测信号处理电路8、通信信号处理电路9均与中央控制机构12相连，同时中央控制机构12与开关7相连。调制器10、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3，组成实现探测功能的毫米波传感器的发射支路；毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、探测信号处理电路8，组成实现探测功能的毫米波传感器的接收支路；基带11、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3，组成实现通信功能的毫米波传感器的发射支路；毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、通信信号处理电路9，组成实现通信功能的毫米波传感器的接收支路。毫米波传感器探测与通信分时工作，二者之间不互相干扰，通过中央控制机构12控制开关7在调制器10和基带11之间的切换实现进行功能切换。进一步地，毫米波传感器系统基于各个砷化镓功能芯片，进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化的传感器，其特征在于：包括毫米波源(1)、功率放大器(2)、毫米波发射天线(3)、毫米波接收天线(4)、低噪声放大器(5)、混频器(6)、开关(7)、探测信号处理电路(8)、通信信号处理电路(9)、调制器(10)、基带(11)、中央控制机构(12)；所述调制器(10)、所述基带(11)分别通过所述开关(7)连接所述毫米波源(1)；所述毫米波源(1)、所述功率放大器(2)、所述毫米波发射天线(3)依次相连，同时所述毫米波源(1)连接所述混频器(6)；所述毫米波接收天线(4)、所述低噪声放大器(5)、所述混频器(6)依次相连；分别与所述混频器(6)连接的所述探测信号处理电路(8)、所述通信信号处理电路(9)均与所述中央控制机构(12)相连，同时所述中央控制机构(12)与所述开关(7)相连。

【技术特征摘要】
1.智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化的传感器，其特征在于：包括毫米波源(1)、功率放大器(2)、毫米波发射天线(3)、毫米波接收天线(4)、低噪声放大器(5)、混频器(6)、开关(7)、探测信号处理电路(8)、通信信号处理电路(9)、调制器(10)、基带(11)、中央控制机构(12)；所述调制器(10)、所述基带(11)分别通过所述开关(7)连接所述毫米波源(1)；所述毫米波源(1)、所述功率放大器(2)、所述毫米波发射天线(3)依次相连，同时所述毫米波源(1)连接所述混频器(6)；所述毫米波接收天线(4)、所述低噪声放大器(5)、所述混频器(6)依次相连；分别与所述混频器(6)连接的所述探测信号处理电路(8)、所述通信信号处理电路(9)均与所述中央控制机构(12)相连，同时所述中央控制机构(12)与所述开关(7)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：时翔，李晓芳，邢业新，宋依青，徐强，何松，潘群，朱宇光，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32