[发明专利]一种基于多波束广域微波探测的收费广场拥堵监测系统

权利要求书

1.一种基于多波束广域微波探测的收费广场拥堵监测系统，其特征在于：包括多个微波传感器、通讯模块、拥堵分析模块、预警模块；微波传感器、通讯模块、拥堵分析模块、预警模块依次连接；微波传感器通过通讯模块向拥堵分析模块的实时发送收费广场道路信息，拥堵分析模块利用不断接收到的实时信息，通过延时计算，分析实时路况，并实时发送给预警模块；

所述微波传感器包括DDS+LO双边带信号输入、正交混频单元、倍频单元、功率分配器、功放单元、高频射频开关、发射天线、接收天线、LNA、混频器、中频滤波单元、差分中频放大器、信号调理单元、A/D、FPGA、DSP；

DDS+LO双边带信号输入，正交混频单元、倍频单元、功率分配器、功放单元、高频射频开关、发射天线依次连接，接收天线、LNA、混频器、中频滤波单元、差分中频放大器、信号调理单元、A/D、FPGA、DSP依次连接；

DSP与通讯模块连接；

所述拥堵分析模块实现车辆与微波传感器斜距的测量、车辆位置的测量、车辆占道时间的判别；通过斜距计算得到车辆位置，根据车辆位置信息进行占道时间的判别；

所述判别方法为：根据微波传感器影射到地面的面积，模拟地感线圈的方式画出方框，将其定义为模拟线圈；

在获得了车辆准确的位置信息之后，通过与预设的“虚拟线圈”位置信息进行对比，如果某个方框被连续占用超过50s的时间阈值，且中间连续无空窗时间，即推断该“虚拟线圈”上方有车辆停留。

2.根据权利要求1所述的一种基于多波束广域微波探测的收费广场拥堵监测系统，其特征在于：所述斜距的测量过程如下；

从射频前端得来的信号，首先进行杂波抑制，检波，模数变换的数据采集，然后进行峰值监测，获得最后的处理结果—车辆距离雷达的斜距Δl；测距采用的原理为脉冲多普勒，发射信号形式是频率步进线性调频脉冲；采用步进chirp的信号形式，其斜距离分辨率达到：

其中，B_n为射频的工作带宽；

算到水平方向的分辨率，优于为车辆位置的准确提供了足够的精度。

3.根据权利要求1所述的一种基于多波束广域微波探测的收费广场拥堵监测系统，其特征在于：所述车辆位置的测量过程如下；

由于雷达架设的高度是已知的，设为h，在测出车辆距离雷达的斜距Δl后，就可以求出车辆距离雷达的水平斜距离：

由于雷达接收天线的波束指向偏离了θ＝30°，因此目标距离雷达的水平距离：

假设天线架设位置距离马路边缘的水平距离为ΔP，且车道宽度均匀分布，则所测车辆的车道位置为：

其中，[·]表示取整，W_lane为单个车道的宽度。

4.根据权利要求2所述的一种基于多波束广域微波探测的收费广场拥堵监测系统，其特征在于：所述拥堵分析模块实现车辆速度的测量；任意两个已知波束检测到同一台车时，即可完成测速：

其中，d为两天线间距，Δt为车辆分别进入两个接收波束时的时间差。

5.根据权利要求3所述的一种基于多波束广域微波探测的收费广场拥堵监测系统，其特征在于：所述拥堵分析模块实现车辆长度的测量；

在测出车辆的速度v、车辆距离雷达的斜距Δl后，即可完成车长l的测量；

即车长l为：

其中，t₁和t₃分别为汽车经过相邻两束微波信号的时间，为两束微波信号之间的夹角。