交通监管雷达测速装置和测速方法制造方法及图纸

提供了一种交通监管雷达测速装置和测速方法，应用于交通监控和雷达测速技术领域

【技术实现步骤摘要】
交通监管雷达测速装置和测速方法


[0001]本专利技术涉及交通监控和雷达测速
，尤其涉及一种交通监管雷达测速装置和测速方法
。

技术介绍

[0002]现有的交通监管雷达形式上分为：正侧视
/
斜视雷达
、
单通道
/
多通道雷达
。
目前国内外技术方案和装置存在如下几种缺陷：单通道正侧视雷达安装在路边，雷达的视线中心垂直于车道
。
非相干单通道前视雷达通过将回波信号的持续时间与天线的波束宽度相结合来确定车辆的速度
。
由于很难提前准确知道车辆的长度，通过持续时间速度测量的精度很低
。
将多普勒相位建模用于速度测量的单通道交通雷达精度也不高，因为在交通雷达类似的近距离应用中，随机闪烁相位对速度测量的影响很大；且信号处理过程中需要在雷达脉冲间截取车辆进入波束和离开波束的部分，弃置车辆经过雷达视线中心的部分，由于很难确定截断位置，因此很难在实时处理中实现
。
使用一维距离像中的距离徙动曲线和轨迹跟踪来进行高精度测速，执行此类处理需要雷达具备较大的带宽，导致系统射频设备和采样器的成本显著增加
。
单通道斜视雷达安装在路边，雷达视线中心与车道保持一定角度，而不是垂直于车道
。
由于雷达的多普勒中心与斜视条件下的速度直接相关，可以直接进行速度测量，并可以进行逆合成孔径成像
。
然而，在斜视条件下，远端天线的波束覆盖范围会增加，导致前后车辆同时进入波束，无法分离
。
因此，单通道斜视雷达通常只能在较窄的高速公路上使用
。
[0003]多通道正侧视雷达安装在路边，雷达的视线中心垂直于车道
。
由于单通道雷达的上述缺点，多通道雷达最近被提出用于交通监控
。
传统的非相干处理方法通过测量多个通道的回波时间差和接收天线之间的距离来获得车辆速度，但是非相干测速的精度依赖于较大的收发间距，在有限的设备体积下很难实现高精度测速
。
当使用相干方法进行速度测量时，通过基于多通道相位的多个通道的相位差来获得目标的角闪烁信息
。
利用角闪烁信息与多普勒频率之间的关系进行速度反演是一种新的方法，然而，受到闪烁噪声与热噪声的影响，角闪烁与多普勒频率的关联性将显著下降，影响速度测量精度
。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域技术人员已知的现有技术的信息
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种交通监管雷达测速装置和测速方法，以解决上述至少一部分缺陷，通过多通道相干雷达测速装置及测速方法，实现对交通车辆高精度的速度测量
。
[0006]在一方面，本专利技术提供的一种交通监管雷达测速装置，包括：时钟模块，用于产生装置的基准参考时钟和周期触发信号；信号产生模块，依据所述触发信号的触发电平，所述信号产生模块产生线性调频信号并对所述线性调频信号进行功率放大处理；发射模块，将
所述放大的线性调频信号向空间辐射，形成发射信号，其中，所述发射信号经耦合器耦合，还形成一个参考信号；接收模块，接收所述发射信号经待测目标返回的多路回波信号；混频模块，将所述多路回波信号与所述耦合器耦合的参考信号进行混频处理得到多路中频信号；实时处理模块，对所述多路中频信号进行脉冲压缩
、
目标检测
、
角闪烁
‑
多普勒频率联合估计运算，得到待测目标的速度
。
[0007]可选地，所述实时处理模块包括脉冲压缩器
、
目标检测器
、
估计器，其中，所述脉冲压缩器对所述的多路中频信号进行脉冲压缩操作得到多路脉冲压缩信号；所述目标检测器对所述多路脉冲压缩信号进行目标检测，将大于阈值的所述多路脉冲压缩信号所对应的目标记为待测目标；估计器对所述待测目标的多路脉冲压缩信号进行角闪烁
‑
多普勒频率联合估计运算，得到所述待测目标的速度
。
[0008]可选地，所述发射模块包括发射天线，所述接收模块包括多个接收天线，所述发射天线和所述多个接收天线采用高集成度低剖面的微带天线阵列设计；可选地，所述发射天线与所述多个接收天线共面，平行于待测车道放置
。
[0009]可选地，所述发射信号包括多个重复的脉冲信号，其中，所述多个重复的脉冲信号为高频脉冲信号
。
[0010]可选地，所述多路回波信号被所述多个接收天线分别接收并传输至多个通道中，经过
ADC
采样后送至所述实时处理模块，其中，所述多路回波信号是所述发射信号与所述待测目标的卷积
。
[0011]可选地，所述脉冲压缩器对所述多路中频信号进行脉冲压缩运算，包括：对所述多个重复的脉冲信号全部进行快速傅里叶变换
。
[0012]可选地，所述对所述多路脉冲压缩信号进行目标检测运算，包括：对所述多个通道中的第一个通道脉冲压缩后的时间序列信号
x
1,m
和所述多个通道中的最后一个通道脉冲压缩后的时间序列信号
x
P,m
进行乘积
、
取模操作，得到时间序列信号，其中，
P
为所述多个通道的通道总数量，
P
大于等于2；
x
p,m
中
m
为所述时间序列由先到后依据时间排列序号，
p
为所述多个通道由先到后依据空间排列序号，第一个通道
p
等于1，最后一个通道
p
等于
P
；以及，对所述时间序列
z
m
进行阈值检测，将大于阈值
A
的目标记录为待测目标
。
[0013]可选地，所述阈值检测包括：连续检测到
k
个脉冲的目标，当
k
大于等于
A
时，将所述目标记为待测目标，记录所述待测目标出现时对应的时间排列序号
n
，
n
‑1，
…
， n
‑
k+1。
[0014]可选地，所述估计器对所述多路中频信号进行角闪烁
‑
多普勒频率联合估计运算包括：根据第
p
个通道相邻两个脉冲的时间序列信号
x
p,m
和
x
p,m+1
，得到所述同一个通道相邻两个脉冲之间的干涉值
α
，其中，所述干涉值
α
的相位表示多普勒频率：
[0015]其中，
f
c
为中心频率，
j
为虚数单位，
v
为所述待测目标速度，
θ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种交通监管雷达测速装置，其特征在于，包括：时钟模块，用于产生装置的基准参考时钟和周期触发信号；信号产生模块，用于依据所述触发信号的触发电平，产生线性调频信号并对所述线性调频信号进行功率放大处理；发射模块，用于将经功率放大处理的所述线性调频信号向空间辐射，形成发射信号，其中，所述发射模块包括耦合器，所述发射信号经所述耦合器耦合，形成一个参考信号；接收模块，用于接收所述发射信号经待测目标返回的多路回波信号；混频模块，用于将所述多路回波信号与所述耦合器耦合的参考信号进行混频处理得到多路中频信号；以及实时处理模块，用于对所述多路中频信号进行脉冲压缩
、
目标检测
、
角闪烁
‑
多普勒频率联合估计运算，得到待测目标的速度
。2.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述实时处理模块包括脉冲压缩器
、
目标检测器和估计器，其中，所述脉冲压缩器用于对所述多路中频信号进行脉冲压缩操作得到多路脉冲压缩信号；所述目标检测器用于对所述多路脉冲压缩信号进行目标检测，将大于阈值的所述多路脉冲压缩信号所对应的目标记为待测目标；所述估计器用于对所述待测目标的多路脉冲压缩信号进行角闪烁
‑
多普勒频率联合估计运算，得到所述待测目标的速度
。3.
根据权利要求2所述的装置，其中，所述发射模块包括发射天线，所述接收模块包括多个接收天线，所述发射天线和所述多个接收天线采用微带天线阵列设计
。4.
根据权利要求3所述的装置，其中，所述发射天线与所述多个接收天线共面，平行于待测车道放置
。5.
根据权利要求2所述的装置，其中，所述发射信号包括多个重复的脉冲信号，所述多个重复的脉冲信号为高频脉冲信号
。6.
根据权利要求4所述的装置，其中，所述多路回波信号被所述多个接收天线分别接收并传输到多个通道中，经过
ADC
采样后送至所述实时处理模块，其中，所述多路回波信号是所述发射信号与所述待测目标的卷积
。7.
根据权利要求5所述的装置，其中，所述对所述多路中频信号进行脉冲压缩操作包括：对所述多个重复的脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾禹辰，陈龙永，李文杰，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：