微波雷達智能交通應用技術(shù)詳細介紹

三、目前流行的微波交通信息檢測技術(shù)

微波交通信息檢測技術(shù)的發(fā)展已有十多年歷史，最早是采用單波束側(cè)向安裝體制，近年又開發(fā)出了雙波束側(cè)向安裝體制雷達和單波束正向安裝體制雷達，隨著科技的發(fā)展，最近出現(xiàn)了雙波束、雙體制正向安裝雷達。它們之間的比較如下表所示。

單波束側(cè)向
雙波束側(cè)向
單波束正向
單波束正向
雙波束雙體制正向

檢測體制
FMCW
FMCW
Doppler
FMCW
FMCW+Doppler

波束數(shù)量
1
2
1
1
2

安裝方式
路側(cè)立桿
路側(cè)立桿
道路上方
道路上方
道路上方

檢測車道數(shù)**
1~10
1~10
1~12
1~12
1~12

車流量準確度
較高，擁堵時準確率下降（下降程度視算法而定，不同廠家產(chǎn)品相差很大）。
如果同時檢測10車道，則1、10車道準確率下降
高，擁堵時準確率下降（下降程度視算法而定，不同廠家產(chǎn)品相差很大）。
如果同時檢測10車道，則1、10車道準確率下降
>10km/h極高
低速時檢測誤差變大

如果同時檢測12車道，準確率不變
高
擁堵時準確率幾乎不受影響
如果同時檢測12車道，準確率不變
極高
擁堵時準確率幾乎不受影響

如果同時檢測12車道，準確率不變

速度準確度
低
高
極高
高
極高

車型分類（按長度）、占有率、車頭時距
不準
較準確
>10km/h極準
低速時不準
>10km/h極準
低速時不準
>10km/h極準
低速時準確率有所下降

首次安裝成本
低
低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低

維護成本
低
低
低
低
低

** 正向安裝類型雷達一般采用一個數(shù)據(jù)處理單元同時處理1~12個雷達收發(fā)（T/R）前端的方式，即每個車道上方安放一個T/R單元，所產(chǎn)生的IF信號傳回到道路側(cè)面的控制盒進行集中處理，這樣配置靈活，將極大地節(jié)省成本，同時維護也要簡單得多。

1、 單波束側(cè)向技術(shù)

“單波束側(cè)向”是指檢測雷達發(fā)射出單一微波束，檢測裝置安裝于道路側(cè)面立桿上的交通信息檢測雷達。該裝置在所需檢測的多車道道路斷面上投下橢圓形的“微波陰影”區(qū)域，利用微波FMCW原理對各車道車輛進行檢測。

該類雷達的主要優(yōu)點是安裝維護方便（不需要中斷交通和破壞路面）、能同時檢測多達10個車道的車流量信息、道路暢通時準確率很高，擁堵時的檢測準確性就要看雷達內(nèi)部的檢測算法的合理性了，不同廠家的產(chǎn)品差別會很大。缺點是其他交通信息參數(shù)（如速度、占有率等）均不準確，只能用于參考，并且同時測10車道時，最外側(cè)的2個車道車流量準確率會下降。這些缺點是其檢測原理的必然結(jié)果。

對于側(cè)向安裝的雷達，只能檢測出車輛進入和離開雷達投射在路面的“微波陰影”區(qū)域的時刻，而該時刻與所設定的檢測閾值關系極大。要理解該檢測閾值或者說是檢測靈明度，先得了解一下有關微波信號處理的內(nèi)容。常規(guī)的處理過程是，雷達回波信號經(jīng)混頻產(chǎn)生中頻時域信號，該信號經(jīng)過數(shù)字信號處理單元的FFT（快速富利葉變換）后變成頻域信號（即頻譜），從前面關于FMCW的原理可以知道，不同車道由于距雷達距離不同而使得回波信號的頻率不同，因此一個車道對應于該中頻信號頻譜的某一頻段內(nèi)，有車存在時的回波信號強度明顯大于無車時的強度，因此根據(jù)該頻段內(nèi)的信號強度的變化就可以知道該頻段所對應的車道內(nèi)是否有車輛。所謂的檢測閾值或者說是檢測靈明度就是這樣一個設定的值，當頻譜強度高于該值時就認為有車存在，否則就認為沒有車。提高該值就會少檢測，降低該值就會多檢測，這也就是檢測靈明度的由來。而車輛的進入和離開監(jiān)測區(qū)域時刻是以頻譜強度是否超過檢測閾值而定的，顯然這兩個時刻均受檢測閾值的極大影響。由于同時檢測多車道，各車道之間一定存在相互干擾，為避免干擾就得調(diào)整相應的檢測靈明度，這樣車輛通過時間就必然無法準確檢測。