[發(fā)明專利]一種三維交通信息采集雷達(dá)及實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410154788.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN103901431A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊前;雷軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安飛達(dá)電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S13/91
• 分類號(hào): G01S13/91;G01S13/92
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種三維交通信息采集雷達(dá)，其特征是，包括DDS、調(diào)制器、功率放大器、發(fā)射天線、混頻器、接收天線、低頻放大器、信號(hào)處理器和通訊接口；所述DDS與調(diào)制器的輸入端相連，調(diào)制器的輸出端分別與功率放大器的輸入端和混頻器相連；所述功率放大器的輸出端與發(fā)射天線相連；所述混頻器的輸入端與接收天線相連，輸出端與低頻放大器的輸入端相連；所述接收天線至少兩條；所述低頻放大器和混頻器的數(shù)量與接收天線的數(shù)量相同；所述低頻放大器的輸出端與信號(hào)處理器的輸入端相連；所述信號(hào)處理器的輸出端與通訊接口相連；所述DDS在低頻產(chǎn)生LFMCW信號(hào)，經(jīng)過調(diào)制器產(chǎn)生射頻信號(hào)，一路送給功率放大器后送發(fā)射天線，另一路與來自接收天線1和接收天線2接收的信號(hào)通過混頻器，再經(jīng)過低頻放大器直接送給信號(hào)處理器進(jìn)行回波處理分析，信號(hào)處理器計(jì)算好車輛的位置及速度信息,把結(jié)果通過通訊接口電路送出給照相機(jī)或其它設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維交通信息采集雷達(dá)，其特征是，所述接收天線每兩條之間相距一定距離,用來確定角度覆蓋范圍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維交通信息采集雷達(dá)，其特征是，所述信號(hào)處理器包括AD轉(zhuǎn)換器、FPGA芯片、DSP芯片及相關(guān)外圍電路。

4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的三維交通信息采集的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）通過LFMCW技術(shù)獲取目標(biāo)的距離信息，區(qū)分目標(biāo)所在的車道；

（2）將采用MTD算法計(jì)算目標(biāo)的速度，可進(jìn)行超速檢測(cè)；

（3）用相距一定距離的兩個(gè)接收天線來同時(shí)收取目標(biāo)的回波信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)的相位分析，即可得到目標(biāo)的方位角；

（4）采用自適應(yīng)雜波抑制算法可去除干擾信號(hào)，降低虛警率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三維交通信息采集的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，步驟（1）中，所述通過LFMCW技術(shù)的測(cè)距方法如下：

雷達(dá)產(chǎn)生一個(gè)發(fā)射頻率隨時(shí)間線性變化的發(fā)射信號(hào)，其斜率為

其中：BW為發(fā)射信號(hào)的帶寬；T為發(fā)射信號(hào)的時(shí)寬；

假設(shè)目標(biāo)距離為R，C為光速，則電波往返的時(shí)間為

由接收混頻電路可得到發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的頻率差△f為

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計(jì)算得到目標(biāo)距離R為：

。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三維交通信息采集的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，步驟（2）中，所述MTD計(jì)算目標(biāo)的速度的方法，如下：

當(dāng)目標(biāo)為單個(gè)靜態(tài)目標(biāo)時(shí)，差頻信號(hào)是一固定頻率正弦信號(hào)，其頻率正比于目標(biāo)的距離；通過對(duì)接收到的差頻信號(hào)做FFT即可得到目標(biāo)的距離信息；當(dāng)某個(gè)目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)有徑向運(yùn)動(dòng)速度v時(shí)，其差頻信號(hào)的頻率及相位在變化，在此變化的頻率中，包含了目標(biāo)的速度信息；對(duì)同一距離單元目標(biāo)的多個(gè)周期的信息進(jìn)行FFT處理得到多普勒頻率Fd，根據(jù)多普勒頻率計(jì)算目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度為：

v=Fd*λ/2。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三維交通信息采集的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，步驟（3）中，所述目標(biāo)的方位角的獲取方法，如下：

用兩個(gè)或多個(gè)接收天線進(jìn)行信號(hào)相位比較可獲得目標(biāo)角度，當(dāng)兩個(gè)接收天線距離為L，工作頻率對(duì)應(yīng)的波長為λ,則雷達(dá)的理論波束覆蓋寬度為2*arcsin(λ/(2*L))；當(dāng)L從0.7*λ到5*λ改變時(shí)，能獲得90度到11度的測(cè)角覆蓋范圍。