[发明专利]超速车辆所在车道检测方法

说明书

技术领域

本发明属于目标检测技术领域，特别涉及交通车辆的速度与位置检测方法，可用于对超速车辆的分辨及所在的车道定位。

背景技术

随着我国交通运输事业的蓬勃发展，智能交通系统ITS的研究和应用越来越得到重视。准确、实时、完整的交通信息采集是ITS的基础，而车辆速度的获取是车辆检测器一项极为重要的任务。如何准确地分辨出超速车辆，一直是车辆检测器亟需解决的问题。

目前，可用于交通测速的信息采集方式主要分为三类：磁频采集、波频采集和视频采集。信息采集器多种多样，主要有：感应线圈检测器、视频检测器、红外检测器、微波检测器、磁力检测器等。其中：

1.感应线圈检测器：其传感器为一组通有电流的环形感应线圈。当车辆进入环形感应线圈形成磁场时，引起电路中调谐电流的频率或相位变化，检测处理单元通过对频率或相位变化的响应，得出一个检测到车辆的输出信号。通常在同一个车道内埋两个感应线圈，根据测定车辆通过前后线圈的脉冲响应的时间差，通过距离除以时间就可以测出车速。该方法的主要缺陷是：安装过程对检测器的可靠性和寿命影响很大；安装或维修需要中断交通；影响路面寿命；易被重型车辆、路面修理等损坏。

2.视频检测器：是将视频图像处理和计算机图形识别技术相结合的新型采集技术。它是用视频摄像机作为传感器，在视频范围内设置虚拟线圈及检测区，车辆进入检测区时使背景灰度值发生变化，从而产生检测信号，通过软件的分析和处理即得到交通量、平均速度、占有率等交通参数。该方法的缺点是：检测精度稳定性不高，易受整个系统软、硬件的限制；大型车辆遮挡随行的小型车辆、积水反射和昼夜转换可造成检测误差；图形处理计算量大；实时性差。

3.红外检测器：主要是利用激光二极管，发射低能红外照射检测区域，并接收经过车辆的反射或散射返回检测器的回波信号，利用回波信号的频率变化即可测得车辆的速度。该方法的缺点是：性能受环境和气流影响较大；易受车辆本身热源的影响；抗噪声能力不强；精度不高。

4.微波检测器：此检测器是一种工作在微波频段的雷达探测器。工作时，检测器向行驶的车辆发射微波信号，该微波信号通过车辆阻挡产生反射，在反射的过程中由于发生多普勒效应，使得反射波的频率发生偏移，根据这种频率的偏移即可检测出有无车辆通过，同时，根据接收到的反射波的频率变化，检测出车辆的速度。利用微波检测器对交通流量、道路占有率及车速进行检测，不仅实时性好、稳定性高、抗噪声干扰能力强，而且对于检测的环境要求较低，但是这种微波检测器的最大不足是：由于微波检测器中微带天线阵子数较少，导致微波信号的波束宽度较大，很难实现高的角度分辨，不能准确的确定超速车辆的位置信息。

发明内容

本发明的目的在于针对上述微波检测器的不足，提出一种超速车辆所在车道定位方法，以在保证微波检测器优点的前提下，提高角度分辨率，准确的确定出超速车辆的位置信息。

实现本发明目的技术思路是，建立只有单个车辆超速情况下的多目标分辨表，将只有单个车辆超速的多目标分辨表的任意两列相加，得到有两辆汽车超速的多目标分辨表，进而得到多辆汽车超速的多目标分辨表；通过对测量的结果进行查表对比，即可确定超速车辆的车道，再通过分析各个波束接收到的目标速度信息之间的相关性，确定具体的某一辆超速车辆对应的速度。

根据上述思路，其具体方案包括如下步骤：

A.通过雷达接收所有车辆的回波，并对接收到的所有车辆的回波进行混频和信号提取，得到只含多普勒频率的低频分量s_o(t)；

B.将基带信号数字化，并用数字化后的基带信号构造复接收数字信号序列，再对复接收数字信号序列进行加权，得到加权后的输出矩阵S_o；

C.对加权后输出矩阵S_o作频谱分析，得到超速车辆的个数，并提取所有超速车辆的速度信息；

D.创建多目标分辨表：首先建立所有车道上只有一辆汽车超速的多目标分辨表，然后通过线性叠加原理，得到多辆汽车超速时的多目标分辨表；

E.查表判断当前测速时刻超速车辆的位置，并结合步骤C中的速度信息最终确定出每一个超速车辆的速度。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1）测速平台易于搭建

由于雷达波束的方向性比较好，所以现有技术对雷达系统架设的精度要求较高，硬件平台难以搭建。本发明采用离线权值计算，可以根据道路情况设计所需要的加权值，从软件上改变雷达的波束指向，使得测速平台易于搭建；

2）实时性好