[發(fā)明專利]基于多普勒交通雷達進行車型識別的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110182993.5
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN102360528A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 余穩(wěn);方菲菲;徐代艮;王飛;徐建華
• 申請（專利權）人: 上?；鄄悄芙煌ㄏ到y(tǒng)有限公司
• 主分類號: G08G1/017
• 分類號: G08G1/017
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 羅習群;劉瑩

技術領域

本發(fā)明設計智能交通中的交通信息采集領域，具體涉及了一種基于多普勒交通雷達進行車型識別的方法。

背景技術

交通信息采集系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)不可缺少的基本組成部分。交通信息采集系統(tǒng)依賴于交通信息傳感器，傳感器實時地準確地獲取交通數(shù)據(jù)的能力對交通控制、公共安全和交通規(guī)劃都是至關重要的。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，現(xiàn)代城市卻反而變得更加擁擠，交通問題引起了廣泛的關注。生活節(jié)奏的加快使人們更加期望擁有更為良好的交通狀況。

許多種交通信息采集設備已經(jīng)得到了廣泛的運用，如掩埋式線圈檢測器已經(jīng)有了五十多年的應用歷史，并應用至今。但是，此類掩埋式交通信息檢測器通常都有較高的失效率，并有較高的安裝和維護成本。更為糟糕的是，此類掩埋式交通信息檢測器的安裝與維護會導致路面破壞和車道關閉。近幾十年來，許多種非掩埋式的交通信息檢測設備得到了廣泛的應用，這其中包括聲學和光學交通信息傳感器。但是，這些交通信息傳感器有著明顯的缺點。首先，這些傳感器只能檢測單條行車道，而對檢測整條公路的交通狀況無能為力；第二，這類傳感器通常對外部環(huán)境變化非常敏感，比如天氣變化，晝夜變化等等。

毫米波交通雷達的出現(xiàn)在一定程度上解決了這些問題，通過分析不同車道對應的不同頻率段的功率變化，毫米波交通雷達可以實現(xiàn)多車道交通信息檢測的功能。毫米波交通雷達有許多其他交通信息檢測器難以比擬的優(yōu)點，如全天候工作，無檢測盲區(qū)，低安裝維護成本，不對公路路面造成損害等等。毫米波交通雷達的這些優(yōu)良特性使得它成為了掩埋式線圈和聲光交通信息檢測器的良好的替代品。

用毫米波雷達進行車型識別的常見方式有：多普勒雷達，高距離分辨率雷達，F(xiàn)SR雷達或?qū)⒍嗥绽绽走_和高分辨率雷達相結合。高距離分辨率雷達，對帶寬要求較高，往往限制了它的使用。FSR即前向散射雷達，收發(fā)分置，能改善系統(tǒng)的靈敏度，但是距離分辨率差，工作角度小，因此要求目標與雷達距離很近。

發(fā)明內(nèi)容

???????本發(fā)明的目的在于提供一種多普勒雷達進行車型識別的方法，以準確檢測為前提，提供道路的正確車型信息，實時有效地反映公路交通狀況；包括雷達天線、收發(fā)設備以及數(shù)字信號處理終端，數(shù)字信號處理終端處理動目標多普勒頻譜包括如下步驟：

????步驟1、利用多普勒交通雷達的時域數(shù)字回波信號求得雷達回波功率譜時間序列；

從簡單的物理知識可推導得到多普勒頻移與目標車輛速度的關系為:

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????（1）

式中為多普勒頻移（），為雷達前端發(fā)射的24微波信號,為目標速度(),為電磁振蕩在空氣中的傳播速度()；為雷達的天線面與路面成一角度。

另外采用點矩形窗截取雷達數(shù)字回波信號，求得截取后信號的快速傅立葉變換為：

??????????????????????????（2）

???式中，為雷達數(shù)字回波信號的離散傅里葉變換，是對矩形窗的離散傅里葉變換。

舍去雷達回波信號功率譜中與正頻部分對稱的負頻部分，得到的雷達回波功率幅度為：

???????????????????????????（3）

步驟2、準確地檢測每個車輛，得到每個車輛的速度，長度，最大功率譜值和有效的頻譜特征序列；

回波功率譜中可輔助車型識別的特性有：A.譜峰的頻點對應車輛速度，由車速乘以車經(jīng)過檢測區(qū)域的時間，再加一些修正就得到車輛的長度;B.最大回波能量，即為功率譜峰值，其大小反映車的最大高度;C.目標對應功率譜的形狀及變化隱含著目標的輪廓特征，因功率譜幅值反映散射中心與目標的距離。當用目標的頻譜特征推測車的輪廓時，因有能量泄漏的存在，取譜峰及周圍d點能量分析（512點FFT，d取11）。雷達工作時每10ms檢測一次，故一個目標經(jīng)過檢測區(qū)域進行的m次檢測對應m組功率譜數(shù)據(jù)，每個目標的m值是不同，則一個目標可表示為?一個目標的功率譜數(shù)值?：

????????????????????????（4）?

式中為第i次檢測中第j個功率譜數(shù)值。

步驟3、特征提?。〝?shù)據(jù)統(tǒng)一和特征降維）；

由于分類器要求輸入樣本具有相同的維數(shù)，而的維數(shù)是不定的，因此需要對處理實現(xiàn)樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。在盡量保持數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征的基礎上，采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)的方式。