交通监控用微波监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开交通监控用微波检测装置，包括微波收发器（１），宽带放大器（２）和数字信号处理器（３），该数字信号处理器包括ＡＤ变换器、ＤＳＰ芯片、程序存储器和晶体振荡器。微波收发器发出微波波束，回波形成多普勒信号，经宽带放大器放大，送至数字信号处理器，在其中转换成数字信号并完成滤波、求模和门限比较后输出数据。这样的微波检测装置体积小、分辨率高、工作稳定可靠。该装置还可包括车流方向选择器、数据处理器（６）和／或抗混滤波器（４）。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交通监控用微波检测装置。随着世界上交通事业的发展，公路、尤其是高速公路上的车辆日益增多，在交通高峰期间、假日及发生车祸时往往出现交通堵塞。为减少车祸，以及在交通堵塞时调度车辆，需要对公路上的车流量、车速等进行监测，然后由监测中心根据监测所获知的交通情况统一指挥。早期测量车流量的方法是将感应线圈作为探测器埋在公路车道下，当车辆通过时，产生感应信号，从而达到记录车流量的目的。由于探测器埋在路面下，当路面压出裂缝、向下漏雨水时，该传感器就会失效，更换修理时需挖开路面，影响交通。近三十年来，国际上出现利用微波检测手段进行交通监控。美国专利US-3181150披露了一种微波检测装置，由微波收发器、多普勒信号处理器以及信号检测器组成，它将多普勒信号转变为脉冲，向电容器充电的方式指示车流量和车辆型号，这种模拟的处理信号方式比较简单，但判断准确性不高。另一篇美国专利US-3422429也披露了一种微波检测装置，由微波收发器、宽带放大器、多普勒信号处理器和信号检测器组成，其中的多普勒信号处理器采用模拟手段来实现，输出量是方波模拟量，这样的处理手段性能不稳定，故障率高，尤其是采用输出方波的宽度来指示车辆速度，输出方波宽度越宽，车辆速度越小，既不直观，准确性也不高。英国GEC交通公司于1993年11月在中国国际交通展览会上展示了即将投放市场的MD-10型运动车辆微波检测器，利用多路不同频率的模拟滤波器进行信号处理，采用微波工作频率为24.2GHz。这样的检测器体积小，但不能分辨车辆是迎面还是远离，且分辨率低，横向分辨率为7公尺，而且这样的工作频率不是国际上公路交通监控中通用的频率，对环境保护有影响。本技术的目的是提供一种设备小、分辨率较高、且测量数据稳定可靠的公路交通监控用微波检测装置。为达到上述目的，本技术的微波检测装置，包括微波收发器、宽带放大器和多普勒信号处理器，该多普勒信号处理器是A/D数字信号处理器，它包括AD变换器、DSP芯片、程序存储器和晶体振荡器，AD变换器接受来自宽带放大器的信号，将其转换成数字信号，送入DSP芯片，晶体振荡器向DSP芯片提供时钟信号，由程序存储器控制DSP芯片对来自AD变换器的信号完成滤波、求模、选大和门限比较后输出数据。作为本技术的一种变化，该A/D数字信号处理器还包括一个门限产生器，它与DSP芯片电连接，接受DSP芯片的控制，将门限信号送到DSP芯片。程序存储器控制DSP芯片对来自AD变换器的信号完成滤波、求模、选大之后，将其与来自门限产生器的信号比较后再输出数据。作为本技术的进一步改进，其中的微波收发器由收发天线和双工器构成，该收发天线可以是喇叭型的初级馈源，也可以由截抛物面反射器和喇叭型的初级馈源构成，双工器由体效应振荡器，混频器和波导等构成；初级馈源、体效应振荡器、混频器和波导结合成一个整体件，体效应振荡器和混频器置于与初级馈源相连接的波导腔内，混频器位于体效应振荡器的前方，更靠近初级馈源。作为本技术的更进一步改进，其中微波收发器包括2至4个由初级馈源、体效应振荡器、混频器结合而成的整体件，它们共用一个截抛物面反射器。与此相应，该微波检测装置包含有与整体件相同数量的宽带放大器和A/D数字信号处理器。作为本技术的另一种改进，该微波收发器中有两个混频器，两者沿波导长度方向相距1/4波长，从而该微波收发器输出两个相位相差90°的输出信号，当体效应振荡器位于波导腔中心线上，而该两混频管偏离波导中心线、位于其两侧时效果更好；该宽带放大器是正交两路宽带放大器；在该正交两路宽带放大器与A/D数字信号处理器之间还有一个车流方向选择器。该车流方向选择器可以采用这样的结构，它包括整形电路、方波前后沿产生电路、与非门、电位产生器、方向选择门电路和电子开关，来自正交两路宽带放大器的两路信号中的一路经整形后，送入方波前后沿产生电路，取其前、后沿脉冲分别与另一路经整形的信号在与非门相与，送入电位产生器，经方向选择门电路控制电子开关送出所需信号。作为本技术的更进一步改进，在A/D数字信号处理器之后设置一个数据处理器，对来自A/D数字信号处理器的输出数据进行数据处理。作为本技术的更进一步改进，在A/D数字信号处理器之前有一个抗混滤波器，它是由两个二阶压控电压源滤波器串联构成的四阶有源滤波器，该抗混滤波器对宽带放大器的输出信号或者对车流方向选择器的输出信号限制频带后，送至A/D数字信号处理器中的AD变换器。对于本技术来说，由于采用了AD变换器、DSP芯片、程序存储器和晶体振荡器组成的A/D数字信号处理器，就可以对多普勒信号进行数字处理，从而可减小设备体积、提高分辨率、增加系统的稳定性和可靠性。尤其是在A/D数字信号处理器中，借助程序存储器控制数字信号处理(DSP)芯片完成滤波、求模、选大、门限比较和判别信号有无，就可以排除虚假干扰信号，从而减少误检率。当将微波收发器中的初级馈源、体效应振荡器、混频器和波导结合成一个整体件，将混频器、体效应振荡器置于波导腔内时进一步缩小了双工器的体积。在这种情况下，多个初级馈源可共用一个截抛物面反射器，形成多个波束，就可同时对一条道路上的多个车道分别进行检测，这特别适合于多车道的高速公路。当该微波检测装置中采用了正交两路宽带放大器，在其与A/D数字信号处理器之间，增加一个车流方向选择器，与此同时微波收发器有两个沿波导长度方向相距1/4波长的混频管时，就可以对该微波收发器输出的两个相位相差90。的输出信号进行处理和选择，从而确定被检测的车辆是迎向还是背离微波检测装置照射方向的车流。这特别适用于有来回行驶车辆的普通公路上。当微波检测装置中还包括一个数据处理器时就可以在现场对数据按照需要进行处理后直接送到交通监控中心数据网上，作宏观车辆调度管理。对于本技术的微波检测装置，采用国际允许的的通用工作频率10.525GHz后，响应时间小于100毫秒，测量范围为5公里/小时～160公里/小时，测速分辨率5公里/小时，横向检测分辨率为3公尺，纵向检测分辨力为7公尺，单车道误检率小于5％。以下结合附图对本技术具体实施方式作进一步详细的说明。附图说明图1是本技术第一种实施方式单车道微波检测装置的方框图；图2是本技术微波检测装置中微波收发器的初级馈源、体效应振荡器、混频器和波导整体件结构示意图；图3是图1所示宽带放大器的线路原理图；图4是本技术微波检测装置中A/D数字信号处理器的方框图；图5是图4所示A/D数字信号处理器的线路原理图；图6是另一种A/D数字信号处理器的线路原理图，与图5的区别在于其不带门限产生器；图7是本技术另一种单车道微波检测装置的方框图；图8是图7所示检测装置中的数据处理器的方框图；图9是图8所示数据处理器的线路原理图；图10是图7所示微波检测装置中的抗混滤波器的线路图；图11是本技术三车道微波检测装置的方框图图12是本技术中另一种可识别车辆行驶方向的单车道微波检测装置的方框图；图13是图12所示微波检测装置中微波收发器的初级馈源、体效应振荡器、混频器和波导整体件的结构示意图；图14是图12所示微波检测装置中车流方向选择器的方框图；图15是图14所示车流方向选择器的线路原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交通监控用微波检测装置，包括微波收发器、宽带放大器和多普勒信号处理器，其特征在于：该多普勒信号处理器是Ａ／Ｄ数字信号处理器（５），它包括ＡＤ变换器（８）、ＤＳＰ芯片（９）、程序存储器（１０）和晶体振荡器（１１），ＡＤ变换器（８）接受来自宽带放大器（２）的输出信号，将其转换成数字信号送入ＤＳＰ芯片（９），晶体振荡器（１１）向ＤＳＰ芯片（９）提供时钟脉冲信号，由程序存储器（１０）控制ＤＳＰ芯片（９）对来自ＡＤ变换器（８）的输出信号完成滤波、求模、选大和门限比较后输出数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩月秋，邓次平，毛二可，胡杏生，李鸿岐，毕万钧，周崇阳，任秀珍，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]