詳解毫米波雷達(dá)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用

本文來(lái)源 : 賽文交通網(wǎng) 作者 : 南京奧杰

逐漸復(fù)雜的道路交通環(huán)境促使我國(guó)對(duì)于智能交通管理系統(tǒng)的要求向智能化、全面化、準(zhǔn)確化、實(shí)時(shí)化發(fā)展，而達(dá)到這個(gè)要求必須要依賴可靠的實(shí)時(shí)的和準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括大數(shù)據(jù)、地磁、視頻和雷達(dá)等檢測(cè)手段提供了多模式的數(shù)據(jù)，而毫米波雷達(dá)具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可在智能交通領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用。

比如可用于車輛檢測(cè)、交通量調(diào)查、交通事件檢測(cè)、交通誘導(dǎo)、超速監(jiān)測(cè)、電子卡口、電子警察和紅綠燈控制等。

一、毫米波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)

毫米波雷達(dá)，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）探測(cè)的雷達(dá)。通常毫米波是指30～300GHz頻域（波長(zhǎng)為1～10mm）的。毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)兼?zhèn)涞膬?yōu)點(diǎn)。

由于毫米波雷達(dá)相比厘米波雷達(dá)具有體積小、易集成和空間分辨率高的特點(diǎn)。早期被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，毫米波雷達(dá)傳感器開始應(yīng)用于汽車電子、無(wú)人機(jī)、智能交通等多個(gè)領(lǐng)域。毫米波雷達(dá)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）精度高抗干擾

同微波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。在天線口徑相同的情況下，毫米波雷達(dá)有更窄的波束（一般為毫弧度量級(jí)），可提高雷達(dá)的角分辨能力和測(cè)角精度，并且有利于抗電子干擾、雜波干擾和多徑反射干擾等。

（2）全天候全天時(shí)

與紅外、視頻、激光等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候全天時(shí)的特點(diǎn)。

（3）高分辨多目標(biāo)

由于工作頻率高，可能得到大的信號(hào)帶寬（如吉赫量級(jí)）和多普勒頻移，有利于提高距離和速度的測(cè)量精度和分辨能力并能分析目標(biāo)細(xì)節(jié)特征。同時(shí)毫米波雷達(dá)能分辨識(shí)別很小的目標(biāo)，并且能同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)，因此具有很強(qiáng)的空間分辨和成像能力。

（4）敏感高誤報(bào)低

系統(tǒng)敏感性高，錯(cuò)誤誤報(bào)率低，不易受外界電磁噪聲的干擾。

（5）高頻率低功率

具有更高的發(fā)射頻率，更低的發(fā)射功率。

（6）可測(cè)速可測(cè)距

采用FMCW調(diào)頻連續(xù)波，能同時(shí)測(cè)出多個(gè)目標(biāo)的距離和速度，并可對(duì)目標(biāo)連續(xù)跟蹤，甚至到靜止目標(biāo)也可保持跟蹤不丟失。

（7）距離遠(yuǎn)實(shí)時(shí)性高

測(cè)量距離遠(yuǎn)，達(dá)到雙向12車道200米遠(yuǎn)，同時(shí)38Hz 26ms的檢測(cè)頻率具有極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。

二、4D毫米波可視雷達(dá)

4D毫米波可視雷達(dá)是專門為智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多車道多目標(biāo)跟蹤4D視頻雷達(dá)，它采用世界首創(chuàng)的智能三維立體空間毫米波檢測(cè)技術(shù)，可提供精確的X、Y、Z三維坐標(biāo)和一維速度的4D多目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤軌跡信息，確保精確檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)每一輛行駛車輛的各種信息。

該雷達(dá)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型毫米波車輛檢測(cè)器，利用調(diào)頻連續(xù)波和多普勒技術(shù)原理，對(duì)路面發(fā)射毫米波，通過(guò)對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)的數(shù)字化處理分析，檢測(cè)單車速度、平均速度、車流量、車道占有率、車型、排隊(duì)長(zhǎng)度和事件分析等交通流基本信息的非接觸式交通檢測(cè)器。

4D毫米波可視雷達(dá)系列集成高清視頻攝像機(jī)，可同時(shí)監(jiān)控4-12個(gè)車道并提供128 個(gè)目標(biāo)的高分辨率四維雷達(dá)軌跡信息并同步疊加顯示在視頻上。4D毫米波可視雷達(dá)的四維識(shí)別技術(shù)使得它能夠精確測(cè)速并跟蹤目標(biāo)軌跡，即使在大流量或者擁堵緩行的路段，也能提供非常準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

三、毫米波雷達(dá)的應(yīng)用

4D毫米波可視雷達(dá)主要應(yīng)用于高速公路、城市道路、普通公路交通流量等交通參數(shù)采集和監(jiān)測(cè)，為交通管理提供準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的交通信息，為實(shí)現(xiàn)交通智能化提供技術(shù)支持。主要可應(yīng)用在智能交通領(lǐng)域的執(zhí)法、管理、安全以及綜合等幾個(gè)方面上。

執(zhí)法方面

（1）測(cè)速雷達(dá)

一款專門為測(cè)速設(shè)計(jì)的多車道多目標(biāo)跟蹤雷達(dá)，可以正裝或者斜裝，提供精確的車輛速度及定位信息，確保捕獲檢測(cè)路段的每一輛超速汽車。一臺(tái)雷達(dá)加上一臺(tái)高清攝像機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)多車道多目標(biāo)測(cè)速，同時(shí)實(shí)現(xiàn)每輛汽車的車牌識(shí)別和區(qū)分測(cè)速并直接疊加在車輛上，準(zhǔn)確可靠，捕獲率高，降低成本，安裝簡(jiǎn)便。避免了單車道測(cè)速雷達(dá)的干擾和一張圖片上有多輛車汽車不能使用的問(wèn)題。

（毫米波測(cè)速雷達(dá)應(yīng)用照片）

（2）電子卡口雷達(dá)

一款專門為電子卡口設(shè)計(jì)的多車道多目標(biāo)跟蹤雷達(dá)，可自動(dòng)檢測(cè)跟蹤區(qū)域內(nèi)的車輛，當(dāng)車輛滿足設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)，輸出信號(hào)觸發(fā)高清攝像機(jī)抓拍取證，構(gòu)成卡口系統(tǒng)前端采集單元。

具有多目標(biāo)識(shí)別跟蹤能力，在卡口系統(tǒng)中按車道提供指定位置的觸發(fā)信號(hào)和精確的車輛速度，還可以按周期提供車流量、平均速度、占有率等交通信息，雷達(dá)對(duì)采集完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，直接輸出給用戶，不需要另外配電腦進(jìn)行計(jì)算與統(tǒng)計(jì)。安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便，觸發(fā)位置由參數(shù)設(shè)定，無(wú)需反復(fù)調(diào)節(jié)安裝角度來(lái)尋找觸發(fā)位置。

（毫米波電子卡口雷達(dá)應(yīng)用照片）

（3）電子警察雷達(dá)

一款專門為電子警察設(shè)計(jì)的多車道多目標(biāo)跟蹤雷達(dá)，可提供精確的車輛信息及視頻監(jiān)控，確保捕獲檢測(cè)路段的每一輛違章車輛，它無(wú)需破壞道路，不受光線和天氣變化影響，可取代線圈、地磁和視頻檢測(cè)，同時(shí)檢測(cè)4-12個(gè)車道128個(gè)車輛目標(biāo)的超速、逆行、變道、違停、事故等情況。

（毫米波電子警察雷達(dá)應(yīng)用照片）

管理方面

（1）流量檢測(cè)雷達(dá)

一款專門為電子警察設(shè)計(jì)的多車道多目標(biāo)跟蹤雷達(dá)，可提供精確的180米范圍內(nèi)車流量、平均速度、車道占有率等統(tǒng)計(jì)信息，流量精度≥99%，車道占有率精度≥99%，平均速度精度≥99%，提供實(shí)時(shí)路況照片或視頻，用以掌握和驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)情況，提供30ms檢測(cè)更新和RJ45、485兩種信號(hào)輸出。

（2）智能路口雷達(dá)

一臺(tái)智能路口雷達(dá)可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)車道的排隊(duì)起始位置、排隊(duì)長(zhǎng)度、排隊(duì)車輛數(shù)、實(shí)時(shí)平均車速等排隊(duì)信息，以及四個(gè)以上斷面每輛車的車速、車型、車道號(hào)、占有時(shí)間等過(guò)車信息?？蓛?yōu)化十字路口紅綠燈的配時(shí)方案。無(wú)線組網(wǎng)，安裝簡(jiǎn)便。

（3）路內(nèi)停車管理系統(tǒng)

一臺(tái)毫米波雷達(dá)雷達(dá)加上一臺(tái)高清球形攝像機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)多車道多目標(biāo)車輛跟蹤，一旦檢測(cè)到車輛停到或車位上，即可將坐標(biāo)發(fā)給球機(jī)，由球機(jī)完成車牌識(shí)別，然后完成計(jì)費(fèi)處理流程，準(zhǔn)確可靠，降低成本，安裝簡(jiǎn)便。

（4）收費(fèi)站排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)

隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的快速增多，收費(fèi)站面臨不同程度的擁堵，特別是重大節(jié)假日、旅游季節(jié)，高速公路收費(fèi)站擁堵情況更為突出，嚴(yán)重影響了公眾的順暢出行，也給收費(fèi)管理造成了影響。為了應(yīng)對(duì)收費(fèi)站交通擁堵狀況，亟需通過(guò)智能化的科技手段提高管理和服務(wù)水平，建立一套自動(dòng)檢測(cè)機(jī)制以判斷收費(fèi)站的擁堵狀態(tài)，一方面為管理部門提供直觀便捷的收費(fèi)站交通狀態(tài)信息服務(wù)，為路網(wǎng)輔助管理做出合理決策，另一方面為廣大出行群眾提供比較準(zhǔn)確的信息，利用高速公路路網(wǎng)管理、交通誘導(dǎo)發(fā)布、綜合信息發(fā)布及信息查詢等提供行駛決策依據(jù)和幫助。采用毫米波多目標(biāo)跟蹤三維空間檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的排隊(duì)預(yù)警系統(tǒng)檢測(cè)精確、安裝方便，同時(shí)不受天氣、光線、環(huán)境氣候變化的影響。

安全方面

（1）事件檢測(cè)雷達(dá)

使用事件檢測(cè)雷達(dá)作為交通事件檢測(cè)系統(tǒng)，采用多目標(biāo)三維掃描技術(shù)和先進(jìn)的車輛跟蹤算法，同時(shí)雷達(dá)自帶高清像機(jī)，全天候?qū)δ繕?biāo)范圍內(nèi)的車輛進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)、實(shí)時(shí)跟蹤和視頻監(jiān)控，對(duì)多種交通異常事件進(jìn)行檢測(cè)和即時(shí)報(bào)警，并自動(dòng)觸發(fā)攝像機(jī)調(diào)整位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、抓拍交通事件現(xiàn)場(chǎng)圖片和錄像，檢測(cè)多車道多個(gè)車輛的超速、逆行、變道、違停、擁堵等情況，提供實(shí)時(shí)路況照片或視頻，用以掌握和驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)情況。

毫米波雷達(dá)交通事件檢測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合了雷達(dá)精準(zhǔn)事件檢測(cè)和視頻可視化特點(diǎn)，適用于高速公路、城市道路、隧道、事故多發(fā)地段等其他多種應(yīng)用場(chǎng)合，是交通管理者進(jìn)行道路交通事件檢測(cè)和交通流量檢測(cè)的最佳選擇。

（2）測(cè)速提示系統(tǒng)

汽車的速度越快，越容易引發(fā)交通事故。一臺(tái)毫米波雷達(dá)加上LED屏構(gòu)成測(cè)速提示系統(tǒng)可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)車道多個(gè)車輛的行車速度，并實(shí)時(shí)顯示每個(gè)車輛的速度，提醒司機(jī)不要超速，并將車速降到安全的范圍內(nèi)，從而提高行車的安全性。也可以實(shí)現(xiàn)可變限速的檢測(cè)和提示。

（3）盲區(qū)危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)

交通視覺盲區(qū)給道路交通帶來(lái)巨大的安全隱患，造成很多交通事故。采用毫米波三維空間檢測(cè)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)對(duì)盲區(qū)行駛車輛的速度和距離進(jìn)行檢測(cè)，一臺(tái)雷達(dá)即可覆蓋多個(gè)車道180米范圍內(nèi)的盲區(qū)空間，路側(cè)安裝，無(wú)需破壞路面、中斷交通。同時(shí)采用戶外LED顯示技術(shù)，主動(dòng)對(duì)危險(xiǎn)進(jìn)行警示；全天候自動(dòng)檢測(cè)和主動(dòng)發(fā)布警示信息，不受天氣、光線、氣候變化的影響；以提高安全通行，減少交通事故，保護(hù)國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

四、毫米波雷達(dá)檢測(cè)站

傳統(tǒng)的微波車輛檢測(cè)器可以提供車流量和平均速度數(shù)據(jù)，毫米波車輛檢測(cè)站在此基礎(chǔ)上還提供了更多綜合檢測(cè)功能，包括超速檢測(cè)、事件檢測(cè)等，一臺(tái)設(shè)備具備了執(zhí)法、管理和安全防范的綜合功能。

· 執(zhí)法方面：可以實(shí)現(xiàn)超速、違法變道、違法停車、逆行、占用應(yīng)急車道檢測(cè)；

· 管理方面：可以實(shí)現(xiàn)流量、速度、車道占有率、擁堵檢測(cè)、排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)；

· 安全方面：可以實(shí)現(xiàn)安全隱患檢測(cè)、安全事故檢測(cè)、安全事件預(yù)警和防范。

（毫米波雷達(dá)檢測(cè)站應(yīng)用照片）

大范圍空間檢測(cè)：

· 同時(shí)檢測(cè)4-12車道200米范圍

· 同時(shí)檢測(cè)多達(dá)128個(gè)目標(biāo)

· 同時(shí)檢測(cè)來(lái)車/去車/雙向

多種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：

· 同時(shí)檢測(cè)多車道的車流量、平均速度、車道占有率、車型統(tǒng)計(jì)、排隊(duì)長(zhǎng)度信息

· 同時(shí)檢測(cè)多車道多車輛的超速、逆行、變道、違停、占用應(yīng)急車道、擁堵情況

易安裝易使用：

· 功耗低，可以支持太陽(yáng)能供電，安裝調(diào)試快速方便

· 提供實(shí)時(shí)路況照片或視頻，用以掌握和驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)情況

· 真正三維技術(shù)，全自動(dòng)檢測(cè)，不需測(cè)量高度、寬度和角度等數(shù)據(jù)

五、毫米波智能路口雷達(dá)

十字路口是城市道路的重要節(jié)點(diǎn)，信號(hào)燈控制是交通流的重要調(diào)控手段，實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的感應(yīng)控制和自適應(yīng)控制對(duì)于提高通行效率和減少擁堵具有極其重要的意義。而這都基于實(shí)時(shí)、可靠和可信的數(shù)據(jù)檢測(cè)和采集。

毫米波智能路口雷達(dá)以其特有的優(yōu)勢(shì)可以在這方面發(fā)揮重要的作用，是繼線圈、地磁、視頻之后的新一代檢測(cè)設(shè)備。

十字路口場(chǎng)景特點(diǎn)

（1）Go-Stop-Go

十字路口車輛行駛的特點(diǎn)是Go-Stop-Go，當(dāng)車輛停止時(shí)會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失從而目標(biāo)丟失的現(xiàn)象，毫米波雷達(dá)極其準(zhǔn)確的測(cè)距能力可以跟蹤并保持靜止的排隊(duì)車輛目標(biāo)不丟失。

（2）車輛密聚

當(dāng)遇到紅燈時(shí)車輛在排隊(duì)的的情況下每個(gè)車道內(nèi)一輛車緊接著一輛車，各個(gè)車道緊緊并成了一片，給目標(biāo)的分析造成很大困難，毫米波雷達(dá)極其準(zhǔn)確的空間分辨率可以有效地區(qū)分和定位每個(gè)車輛。

（3）干擾多

十字路口不光有車輛，還有大量的非機(jī)動(dòng)車和行人，同時(shí)還有各種電磁干擾，給信號(hào)的處理造成很大的干擾，毫米波雷達(dá)極強(qiáng)的抗干擾能力可以有效地獲取真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

（4）復(fù)雜的路況

案例十字路口具有很寬的雙向12車道、彎道、橋梁、掉頭道、非機(jī)動(dòng)車道和人行橫道，路況極其復(fù)雜，各種干擾源很多。

（毫米波智能路口雷達(dá)案例圖）

（5）高精度抗干擾

復(fù)雜路況對(duì)于任何檢測(cè)手段都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，首先要求檢測(cè)技術(shù)能夠具有很高的精度和抗干擾性能，以獲取準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（6）優(yōu)良的人工智能算法

其次還要求利用人工智能算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的處理，同時(shí)具有良好的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的功能，以獲取準(zhǔn)確的結(jié)果數(shù)據(jù)。

安裝布局

智能路口雷達(dá)分別架設(shè)在十字路口四個(gè)方向的紅綠燈桿上，通過(guò)檢測(cè)四個(gè)方向雙向不同車道200米范圍的交通流信息，實(shí)現(xiàn)交通信息實(shí)時(shí)檢測(cè)、交通信號(hào)燈感應(yīng)控制（紅綠燈智能轉(zhuǎn)換）及多個(gè)路口交通信號(hào)燈的自適應(yīng)控制和交通誘導(dǎo)等功能。

每個(gè)方向均可檢測(cè)多車道的排隊(duì)起始位置、排隊(duì)長(zhǎng)度、排隊(duì)車輛數(shù)、平均車速和是否溢出等信息，同時(shí)檢測(cè)多車道四個(gè)以上斷面每輛車的車速、車型、車道號(hào)、占有時(shí)間等過(guò)車信息，可優(yōu)化十字路口紅綠燈的配時(shí)方案，動(dòng)態(tài)調(diào)整交通信號(hào)控制機(jī)的各車道紅綠燈設(shè)置時(shí)間，提高十字路口的通行效率，減少擁堵。

（毫米波智能路口雷達(dá)安裝布局示意圖）

基本功能

大范圍空間檢測(cè)：

· 同時(shí)檢測(cè)4-12車道200米范圍

· 同時(shí)檢測(cè)多達(dá)128個(gè)目標(biāo)

· 同時(shí)檢測(cè)來(lái)車/去車/雙向

多種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：

· 同時(shí)檢測(cè)多車道的排隊(duì)起始位置、排隊(duì)長(zhǎng)度、排隊(duì)車輛數(shù)、實(shí)時(shí)平均車速等信息

· 同時(shí)檢測(cè)多車道四個(gè)以上斷面每輛車的車速、車型、車道號(hào)、占有時(shí)間等過(guò)車信息

· 提供多達(dá)四個(gè)以上的觸發(fā)檢測(cè)區(qū)域或四個(gè)以上排隊(duì)長(zhǎng)度報(bào)警信號(hào)

· 提供26ms數(shù)據(jù)更新，以及開關(guān)量、485和RJ45多種數(shù)據(jù)輸出接口

易安裝易使用：

· 可以無(wú)線組網(wǎng)，安裝調(diào)試快速方便，不需穿線和破路

· 提供實(shí)時(shí)路況照片或視頻，用以掌握和驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)情況

· 真正三維技術(shù)，全自動(dòng)檢測(cè)，不需測(cè)量高度、寬度和角度等數(shù)據(jù)

· 真正三維技術(shù)，全自動(dòng)檢測(cè)，不需測(cè)量高度、寬度和角度等數(shù)據(jù)

（毫米波智能路口雷達(dá)安裝）

數(shù)據(jù)應(yīng)用

毫米波智能路口雷達(dá)精確的檢測(cè)可以提供車道級(jí)和毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)，這種檢測(cè)是微觀的，同時(shí)也是實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的，可以用于信號(hào)燈控制機(jī)即時(shí)感應(yīng)控制、自適應(yīng)控制和綠波帶控制，也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)車路協(xié)同的基礎(chǔ)。