智能交通微波雷达传感器技术实时检测信息

2022-08-04 915

智能交通微波雷达传感器技术实时检测信息,近年来,随着经济的发展,交通需求日益增加,城市交通拥堵、交通事故频发、交通环境恶化已成为世界各国面临的共同问题。此外,交通系统是一个复杂的综合系统,从道路或车辆的角度来看,交通问题将难以解决。

智能交通微波雷达传感器技术实时检测信息

20世纪80年代末90年代初,智能交通系统(ITS=IntelligentTransportationSystem)在重要时刻诞生,许多发达国家和发展中国家提出了自己的发展战略,并试图通过发展提出自己的发展战略ITS驱动本国基于车辆、通信、电子、计算机、网络等高新技术的经济发展。预计智能交通系统应用后,可有效提高交通效率,减少交通拥堵20%,减少延误损失10~25%,减少车祸50~80%,减少油耗30%,减少废气排放。


ITS是未来交通系统的发展方向,是先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术和计算机技术在整个地面交通管理系统中管理系统中,建立在大范围内、全方位发挥作用,实时发挥作用、准确、高效的综合交通管理体系。


实时交通信息是ITS基本的信息源之一,只有准确掌握各种道路的实时交通信息,才能有效实施和发挥交通诱导等交通诱导的作用ITS因此,交通信息的实时检测技术是ITS技术的核心也是基本的技术之一。


1、交通信息实时检测技术

道路交通信息监测、云计算、大数据、物联网、随着车联网等新技术的不断发展,交通信息检测的技术手段更加多样化,收集的信息也更加丰富。目前,各种交通信息采集技术已应用于实践中,如路面接触式交通信息采集技术-线圈检测技术、新开发的路面非接触式交通信息采集技术-视频检测技术和雷达检测技术。通过这些技术收集的交通信息主要包括每条车道的速度、车流量、车道占有率、车型、车头时距等。


基于电磁感应原理,线圈检测技术是一种埋在路面下的传感器、通过一定工作电流的环形线圈。当汽车通过采集装置时,会产生相应的压力、随着电场或磁场的变化,终采集装置将这些力和场的变化转化为所需的交通信息。经过多年的发展,路面接触式交通信息采集技术已经非常成熟,测量精度高,易于掌握,在交通信息采集领域一直占据主导地位。


但这种路面接触式交通采集装置存在不可避免的缺点:安装或维护需要暂时阻碍交通,安装施工量大;切割软化路面,容易损坏路面,尤其是桥梁、立交、严禁在高架路等路面切割施工场所使用环形线圈,否则会造成严重的安全隐患;使用效果和使用寿命受路面质量和自然环境影响较大,环形感应线圈使用寿命一般只有2年;由于自身测量原理的限制,车流拥堵时车间距小于3m检测精度大大降低,甚至无法正常检测。


视频检测技术是利用车辆进入检测区(虚拟线圈)导致背景灰度变化的原理进行车辆检测,直观可靠,安装时无需损坏路面。但缺点是很难识别移动车辆。拍摄高速移动车辆时,需要有足够快的快门(至少1/3000PX),足够的像素和可靠的图像算法。此外,受光度、气候条件影响很大,需要镜头清洗等日常维护。


微波雷达传感器雷达检测技术是利用雷达电磁波返回时间或频率的变化进行车辆检测,安装维护方便.使用寿命长,几乎没有光照、灰尘以及风、雨、雾、雪和其他天气和气候的影响。因此,与视频检测技术相比,雷达检测技术作为新一代路面非接触式交通信息采集技术具有更大的应用和发展前景。微波雷达传感器雷达技术应用于交通信息采集的关键是解决微波(指波长为1mm~1m,频率在300mhz~300ghz范围内的电磁波,是无线电波中的分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的总称。)雷达回波信号提取车辆信息问题。简单来说,就是利用雷达技术的测速和测距功能实现交通信息的实时检测。


2、车速检测

微波雷达传感器雷达检测技术基于微波多普勒(Doppler)效果。微波在传播过程中遇到物体时会发生反射,反射波的频率会因物体运动状态的变化而变化。当物体固定时,反射波的频率保持不变;当物体向波源附近移动时,微波反射波被压缩,导致频率增加;当物体向远离波源的方向移动时,微波反射波被拉伸,导致频率降低。这就是多普勒效应。基于多普勒效应原理,可以准确测量车辆的速度,技术成熟、价格相对较低、安装维护简单(无损坏路面和中断交通,可安装在桥梁、隧道等线圈难以安装的路段)、易于推广等特点。


3、车流检测

采用调频连续波(FMCW,具有一定频率周期性线性连续波调制的微波)原理的雷达可以很好地实现距离检测功能。基于这种测距功能,通过测量雷达与车辆之间的距离和角度,可以判断车辆在哪条车道;为了判断车道是否有车辆,可以通过雷达向各车道发射一系列连续调频波,并接收各车道车辆反射的电磁波信号。由于没有多普勒频移,车道上车辆与雷达之间的距离不同,反射的电磁波与当前雷达发射的电磁波频率也不同。雷达可以通过对中频信号进行频谱分析,判断各车道对应频率分量的强度,知道各车道是否有车辆,从而检测区域内的交通流量和车道是否拥堵。


4、其他交通信息参数检测

除交通流量和速度外,其他主要交通信息参数是车型、车道占有率与前方之间的距离。由于可以测量多普勒频率的持续时间,在获得车辆速度的基础上,利用速度和时间的乘积来计算车辆的长度,从而获取车型信息,如长车、中长车、短车。通过检测车辆进出检测区域的时间,可以计算车道占有率和车头距离。


但是,微波雷达传感器设备的安装位置不同,进出检测区的准确性也不同。例如,由于不同的检测灵敏度对应于不同的时刻,基于FMCW原理的侧向安装(顶部安装)微波雷达只能通过建模完成车辆进出检测区域的测量,给出平均速度,提供车型参考,其准确性取决于模型;正面安装的微波雷达传感器可以直接准确地测量。因此,对于只需要检测车辆流量和大致了解车辆平均速度的应用场景,侧向安装(侧)微波雷达更合适;对于需要交通流量、实时速度、车型、在车头时距等交通信息应用非常准确的情况下,需要使用正安装(顶装)的微波雷达。