[發明專利]一種基于空地信道探測的高速公路車輛感知系統及感知方法

有效

• 申請號: 201410087715.5
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103905131B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 周毅
• 申請（專利權）人: 上海永暢信息科技有限公司
• 主分類號: H04B17/30
• 分類號: H04B17/30;H04B7/04;G08G1/01
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉常寶

技術領域

本發明屬于智能交通系統車聯網通信領域，涉及一種基于空地信道探測的高速公路車輛感知技術。

背景技術

交通系統是一個典型的復雜系統，依靠傳統的交通管理方式，單從道路和車輛的角度考慮，很難解決近年來不斷惡化的交通擁堵、事故頻發、環境污染等問題。基于空地、車車、車路等信息的交互構建立體協同的智能交通系統，對提高交通運輸系統的效率和安全性，實現交通系統的可持續性發展具有十分重要的意義。車聯網分布式協同技術已經成為當今國際智能交通領域的前沿技術和研究熱點，是未來中國能否形成智能交通產業核心競爭力的關鍵，對實現城市交通現代化管理，創造可持續發展的交通環境，具有重要意義。

其中，無人機在城市交通管理領域有著實際需求和重大意義，肩負著智能交通系統空中管制的重任。目前，我國大中型城市普遍存在道路擁堵和交通管理不善的問題。無人機參與城市交通管理能夠發揮自己的專長和優勢，協助解決大中城市交通頑疾，不僅可以從宏觀上確保城市交通發展規劃落實，而且可以從微觀上進行路況監視、交通流調控，構建空地立體交管，確保交通暢通，應對突發交通事件，實施緊急救援。使用無人機進行交通監控、實時交通信息的采集和發布具有很大潛力。

目前，交通監控無人機主要以旋翼式為主，其能懸停于空中某一位置，方便采集各類交通數據。空地視頻交通監控已廣泛應用于智能交通系統領域，其核心在于使用安裝在無人機等浮空平臺上的攝像機感知交通場景，通過視頻圖像分析，檢測出地面運動車輛等交通對象，并估計它們的運動狀況，從而達到智能化道路交通管理、減少交通事故的目的。但由于視頻監控易受到天氣（如霧霾）、環境（如夜晚）等外界因素的干擾，很難完成全天候、惡劣環境下的實時監控。

發明內容

針對現有智能交通系統協作形式簡單，交通管制智能化程度弱，視頻感知易受外界因素干擾等問題，本發明的第一目的在于提供一種基于空地信道探測的高速公路車輛感知系統；

本發明的第二目的在于還提供一種基于空地信道探測的高速公路車輛感知方法。

本發明提供的方案利用先進的空地移動信道探測與車輛感知技術，提高了智能交通系統應用中的全天候、惡劣環境下的車輛感知能力。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種基于空地信道探測的高速公路車輛感知系統，所述感知系統利用無人機空地信道探測方法，通過布置于無人機探測器底部的收發天線陣列，進行高速公路多車道、多車輛實時掃描探測，根據對空地移動信道變化特性的分析，實時獲取移動信道的多維參數，并以此精確估計高速公路上移動車輛的交通信息。

在感知系統的優選方案中，所述感知系統包括：

SIMO（單輸入多輸出）分集天線陣列，所述SIMO分集天線陣列布置于無人機探測器底部，對地輻射一組探測信號，并收集多組來自高速公路車輛的回波信號，用于空地信道數據分析與目標感知；

SDR（軟件無線電）發射機模塊，所述SDR發射機模塊與SIMO分集天線陣列和多核SOC（片上系統）并行處理模塊數據相接，所述SDR發射機模塊接收多核SOC并行處理模塊產生的探測信號源，對其進行處理并傳至SIMO分集天線陣列；

SDR接收機模塊，所述SDR發射機模塊與SIMO分集天線陣列和多核SOC并行處理模塊數據相接，所述SDR發射機模塊通過多通道并行采集SIMO分集天線陣列收集的多組回波信號，并將采集的多通道數據傳至多核SOC并行處理模塊；

多核SOC并行處理模塊，所述多核SOC并行處理模塊通過多核控制進行多信道數據的實時并行處理，完成信道特征參數的提取和分析，且并行產生感知結果。

進一步的，所述SIMO分集天線陣列由一組發射天線和四組接收天線采用分集線陣結構形成。

進一步的，所述SDR發射機模塊包括載波調制模塊、功率放大器、帶通濾波器，所述載波調制模塊對接受到的信號進行載波調制，并將調制后的信號傳至功率放大器，所述功率放大器對信號進行增益輸出，并傳至帶通濾波器，所述帶通濾波器對增益后的信號進行帶通濾波，并將濾波后的信號傳至SIMO分集天線陣列。