雷达技术在交通检测中的应用

雷达技术在交通检测中的应用

魏小忠，王立新，刘孝禹，图布星巴义尔，肉孜麦提·吾斯曼

1 探讨背景及意义

随着经济的迅猛发展，我国汽车工业和人均汽车保有量不断上升，随之而来的道路交通安全问题也日益突出。为保证道路交通的行车安全、畅通，人们采取了很多措施，如安全气囊、安全带、保险杠、阻燃器件等。而具有快速、方便、无损坏、准备实时的检测的优点的探地雷达技术公路检测中得到了广泛的应用。探地雷达是一种应用在各个领域中的很好的新型的无损伤的探测设备，比一般的探测方法具有效率高、准确度高、分辨率强的优点。从产生应用到至今，经历了30多年的发展，新科技、新技术的广泛应用，雷达的硬件与软件技术都得到了很大的提升。采用的处理方式越来越先进，接受的频宽越来越宽，系列化地频率可供选择使得能够在探测中满足高分辨率的需求。于是我小组针对不同雷达在交通检测中的应用做了相应研究。

2 雷达技术在交通检测原理

雷达检测器是基于多普勒效应原理进行工作的。其原理是：当发射换能器向地面发射微波时，如果由车辆在微波发射线的覆盖区域内通过，会视部分微波发生反射，且被接收换能器收到。根据多普勒效应，接收到的微波频率将比原发射频率略高或略低，即产生频差（频率偏差）。利用检测电路，将频差转化为脉冲信号，即可检测车辆的存在或通过，同时也可以测定车速。雷达检测器分组和式和分离式两种。传感器和电子检测装置合为一体的叫做组合式雷达检测器。这种检测器结构紧凑，制造和安装也比较简便，其主要缺点是维修不方便。分离式检测器是将传感器和电子检测装置分开安装，这种检测器只将传感器悬挂在道路上方（可利用电灯杆安装），而电子检测装置安装在路边的检测箱内，以便于维修。

3 雷达技术在交通检测中的分类

3.1 微波雷达

微波雷达的远距离探测能力、黑暗穿透力、灰尘烟雾笼罩时的性能以及温度稳定性等综合指标均较好。具有良好探测能力且适合全天候运行的微波雷达是车载测速测距系统的最佳选择。微波雷达测速测距原理示意图如图 1 所示。

图1 微波雷达测速测距原理

工作原理:

1)雷达信号经天线发射，遇到被测界面反射，经过时间t 后，被天线及接

收器接收。

2)当前发射波与被测界面反射波的差值被Hz为单位进行精确计算，频率

的差值是与天线到被测界面的距离成正比的，距离越大差值越大，反之

亦然。

3)数字信号处理过程中，时间信号通过“快速FFT变换”转换成频谱，形

成距离计算的基础，进而通过计算出物位距离/高度。

微波雷达测速传感器（测程0.1-300m)微波腔体振荡器频率为10.525G可用于非接触测量车辆车速、车长等、及汽车雷达避撞、人体移动、空中飞鸟智能化控制、医疗、生命特怔探测自动门控制器长检测距离灯光控制开关、粮食水分仪传感器、混凝土湿度测量传感器、治安探测器（用于探测生物特性）物体车辆的移动速度角度70度，腔体内包含混频管震荡管及收发谐振天线。

优点有：在较短的波长范围内，微波雷达对恶劣天气不敏感；多普勒雷达可实现对速度的直接测量；侧向安装，可实现多车道检测；安装维护方便、不需破坏路面，检测精度高。

缺点有：天线的波速宽度和发射波形必须适合具体的应用要求；多普勒雷达不能检测静止的车辆，在交叉口的车辆计数效果不好；发射信号易掩盖接收信号，泄露功率使接收灵敏度降低。

3.2 倒车雷达

倒车雷达是汽车驻车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的

显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。

倒车雷达主要由超声波传感器、控制器和显示器或蜂鸣器等组成

1、超声波传感器：主要功能是发出和接收超声波信号，然后将信号输入到主机里面，通过显示设备显示出来。

2、控制器：对信号进行处理，计算出车体与障碍物之间的距离及方位。

3、显示器或蜂鸣器：当传感器探知汽车距离障碍物的距离达到危险距离时，系统会通过显示器和蜂鸣器发出警报，提醒驾驶员。

倒车雷达在倒车时，利用超声波原理，由装置在车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波，计算出车体与障碍物间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全。其主要功能是：

（1）准确的测出车尾与最近障碍物间的距离；

（2）倒车至极限距离时，能发出急促的警告声提醒驾驶员注意制动；

（3）能重复发出语音警告声，提醒行人注意。

3.3 反测速雷达

在汽车在行使过程中，当汽车靠近雷达测速仪时反测速雷达则会发警告，听到警告减速到正常水平有2、3秒时间100-300米的范围就足够了。

现在的城市交通监控系统越来越严密，各种电子眼、测速器遍布城市的每个角落，令人防不胜防，一不留神就有可能被开罚单。

其主要功能有：

1) 全频雷达接收各频道测速系统警告灯号与警告声音独立, 音量可调.

2) 可侦测X/K/Ku/Ka/Laser 频道，具有单独语音告知功能

3) 最新侦测程式软体，判读精准，反应快速。

4) 具备灯号消光功能，灯号隐藏处理，加强夜间行车隐蔽性.

5) 内建式固定式预警功能(固定照相, 南下车道, 北上车道).路段速限告知

功能(40、50、60、70、80、90、100公里)

6) 加强市区与高速公路滤波功能、VG-2 反反雷达侦测功能

7) 具备自我检测教学功能、具备快闪记忆体，记忆最后一次设定状态，不

需重复设定

8) 内建雷射光源感应器，不必再花钱另外购买雷射接收器，工作温度耐高

热，绝不当机

其主要优点为：

1) 全功能全频雷达接收系统,体积小隐藏性高,可搭载于车子遮阳板的位置

2) 任何车型皆适用，百分之百接收

3) 最新雷达波频道语音告知功能,全中文警示,并有足够的反应时间,轻易掌

握前方道路状况

4 雷达技术的发展

由于时间有限，我小组对以上三种雷达进行了搜查资料与讨论，分别从其工作原理、主要功能以及优缺点三个方面对雷达检测器进行了阐述。相对而言雷达检测器的使用只是在一些特殊场合，因为它的维护比较复杂。雷达检测器要求车辆速度至少在5km/h以上，只有这样才能可靠的检测到车辆的存在。在以后的学习中，我们会继续探讨有关于探测道路的探地雷达、探测空中飞机的激光雷达、探测海上船舶水位的物位雷达等其他方面的交通检测雷达。