[發明專利]一種基于多波束廣域微波探測的收費廣場擁堵監測系統

有效

• 申請號: 201710496721.X
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107293127B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 陶勁松;王寶;孫岳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G08G1/042
• 分類號: G08G1/042;G08G1/054;G01V3/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 趙麗影;代文成

本發明提供一種基于多波束廣域微波探測的收費廣場擁堵監測系統，包括多個微波傳感器、通訊模塊、擁堵分析模塊、預警模塊；微波傳感器、通訊模塊、擁堵分析模塊、預警模塊依次連接；微波傳感器通過通訊模塊向擁堵分析模塊的實時發送收費廣場道路信息，擁堵分析模塊利用不斷接收到的實時信息，通過延時計算，分析實時路況，并實時發送給預警模塊。在本發明中，使用16個或32個固定角度的微波傳感器，通過獲取微波傳感器覆蓋的地面面積中車輛的有無，分析計算出收費廣場的擁堵情況，并且根據情況相應做出預警，幫助收費站及時決定增減收費人員。

技術領域

本發明涉及一種收費廣場擁堵監測系統。具體涉及一種基于多波束廣域微波探測的收費廣場擁堵監測系統。

背景技術

高速公路的端點是收費站，為了節省人力物力，收費站的收費匝道往往不是全部開放，而是根據流量的大小相應開放部分匝道或全部匝道。因此根據擁堵情況判斷是否需要增加或減少開放匝道，在安全上和經濟上顯得尤為重要。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明提供一種基于多波束廣域微波探測的收費廣場擁堵監測系統。系統通過獲取微波傳感器覆蓋的地面面積中車輛的有無，分析計算出收費廣場的擁堵情況，并且根據情況相應做出預警，幫助收費站及時決定增減收費人員。

本發明采用如下技術方案實現：

一種基于多波束廣域微波探測的收費廣場擁堵監測系統，包括多個微波傳感器、通訊模塊、擁堵分析模塊、預警模塊；微波傳感器、通訊模塊、擁堵分析模塊、預警模塊依次連接；微波傳感器通過通訊模塊向擁堵分析模塊的實時發送收費廣場道路信息，擁堵分析模塊利用不斷接收到的實時信息，通過延時計算，分析實時路況，并實時發送給預警模塊。

所述微波傳感器包括DDS+LO雙邊帶信號輸入、正交混頻單元、倍頻單元、功率分配器、功放單元、高頻射頻開關、發射天線、接收天線、LNA、混頻器、中頻濾波單元、差分中頻放大器、信號調理單元、A/D、FPGA、DSP；DDS+LO雙邊帶信號輸入，正交混頻單元、倍頻單元、功率分配器、功放單元、高頻射頻開關、發射天線依次連接，接收天線、LNA、混頻器、中頻濾波單元、差分中頻放大器、信號調理單元、A/D、FPGA、DSP依次連接；DSP與通訊模塊連接。

所述擁堵分析模塊實現車輛與微波傳感器斜距的測量、車輛位置的測量、車輛占道時間的判別；通過斜距計算得到車輛位置，根據車輛位置信息進行占道時間的判別；

所述判別方法為：根據微波傳感器影射到地面的面積，模擬地感線圈的方式畫出方框，將其定義為模擬線圈；

在獲得了車輛準確的位置信息之后，通過與預設的“虛擬線圈”位置信息進行對比，如果某個方框被連續占用超過50s的時間閾值，且中間連續無空窗時間，即推斷該“虛擬線圈”上方有車輛停留。

所述斜距的測量過程如下；

從射頻前端得來的信號，首先進行雜波抑制，檢波，模數變換的數據采集，然后進行峰值監測，獲得最后的處理結果—車輛距離雷達的斜距Δl；測距采用的原理為脈沖多普勒，發射信號形式是頻率步進線性調頻脈沖；

采用步進chirp的信號形式，其斜距離分辨率達到：

其中，B_n為射頻的工作帶寬；

算到水平方向的分辨率，優于為車輛位置的準確提供了足夠的精度。

所述車輛位置的測量過程如下；

由于雷達架設的高度是已知的，設為h，在測出車輛距離雷達的斜距Δl后，就可以求出車輛距離雷達的水平斜距離：

由于雷達接收天線的波束指向偏離了θ＝30°，因此目標距離雷達的水平距離：