微波雷達(dá)智能交通應(yīng)用技術(shù)詳細(xì)介紹

三、目前流行的微波交通信息檢測技術(shù)

微波交通信息檢測技術(shù)的發(fā)展已有十多年歷史，最早是采用單波束側(cè)向安裝體制，近年又開發(fā)出了雙波束側(cè)向安裝體制雷達(dá)和單波束正向安裝體制雷達(dá)，隨著科技的發(fā)展，最近出現(xiàn)了雙波束、雙體制正向安裝雷達(dá)。它們之間的比較如下表所示。

單波束側(cè)向
雙波束側(cè)向
單波束正向
單波束正向
雙波束雙體制正向

檢測體制
FMCW
FMCW
Doppler
FMCW
FMCW+Doppler

波束數(shù)量
1
2
1
1
2

安裝方式
路側(cè)立桿
路側(cè)立桿
道路上方
道路上方
道路上方

檢測車道數(shù)**
1~10
1~10
1~12
1~12
1~12

車流量準(zhǔn)確度
較高，擁堵時(shí)準(zhǔn)確率下降（下降程度視算法而定，不同廠家產(chǎn)品相差很大）。
如果同時(shí)檢測10車道，則1、10車道準(zhǔn)確率下降
高，擁堵時(shí)準(zhǔn)確率下降（下降程度視算法而定，不同廠家產(chǎn)品相差很大）。
如果同時(shí)檢測10車道，則1、10車道準(zhǔn)確率下降
>10km/h極高
低速時(shí)檢測誤差變大

如果同時(shí)檢測12車道，準(zhǔn)確率不變
高
擁堵時(shí)準(zhǔn)確率幾乎不受影響
如果同時(shí)檢測12車道，準(zhǔn)確率不變
極高
擁堵時(shí)準(zhǔn)確率幾乎不受影響

如果同時(shí)檢測12車道，準(zhǔn)確率不變

速度準(zhǔn)確度
低
高
極高
高
極高

車型分類（按長度）、占有率、車頭時(shí)距
不準(zhǔn)
較準(zhǔn)確
>10km/h極準(zhǔn)
低速時(shí)不準(zhǔn)
>10km/h極準(zhǔn)
低速時(shí)不準(zhǔn)
>10km/h極準(zhǔn)
低速時(shí)準(zhǔn)確率有所下降

首次安裝成本
低
低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低

維護(hù)成本
低
低
低
低
低

** 正向安裝類型雷達(dá)一般采用一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元同時(shí)處理1~12個(gè)雷達(dá)收發(fā)（T/R）前端的方式，即每個(gè)車道上方安放一個(gè)T/R單元，所產(chǎn)生的IF信號傳回到道路側(cè)面的控制盒進(jìn)行集中處理，這樣配置靈活，將極大地節(jié)省成本，同時(shí)維護(hù)也要簡單得多。

1、 單波束側(cè)向技術(shù)

“單波束側(cè)向”是指檢測雷達(dá)發(fā)射出單一微波束，檢測裝置安裝于道路側(cè)面立桿上的交通信息檢測雷達(dá)。該裝置在所需檢測的多車道道路斷面上投下橢圓形的“微波陰影”區(qū)域，利用微波FMCW原理對各車道車輛進(jìn)行檢測。

該類雷達(dá)的主要優(yōu)點(diǎn)是安裝維護(hù)方便（不需要中斷交通和破壞路面）、能同時(shí)檢測多達(dá)10個(gè)車道的車流量信息、道路暢通時(shí)準(zhǔn)確率很高，擁堵時(shí)的檢測準(zhǔn)確性就要看雷達(dá)內(nèi)部的檢測算法的合理性了，不同廠家的產(chǎn)品差別會很大。缺點(diǎn)是其他交通信息參數(shù)（如速度、占有率等）均不準(zhǔn)確，只能用于參考，并且同時(shí)測10車道時(shí)，最外側(cè)的2個(gè)車道車流量準(zhǔn)確率會下降。這些缺點(diǎn)是其檢測原理的必然結(jié)果。

對于側(cè)向安裝的雷達(dá)，只能檢測出車輛進(jìn)入和離開雷達(dá)投射在路面的“微波陰影”區(qū)域的時(shí)刻，而該時(shí)刻與所設(shè)定的檢測閾值關(guān)系極大。要理解該檢測閾值或者說是檢測靈明度，先得了解一下有關(guān)微波信號處理的內(nèi)容。常規(guī)的處理過程是，雷達(dá)回波信號經(jīng)混頻產(chǎn)生中頻時(shí)域信號，該信號經(jīng)過數(shù)字信號處理單元的FFT（快速富利葉變換）后變成頻域信號（即頻譜），從前面關(guān)于FMCW的原理可以知道，不同車道由于距雷達(dá)距離不同而使得回波信號的頻率不同，因此一個(gè)車道對應(yīng)于該中頻信號頻譜的某一頻段內(nèi)，有車存在時(shí)的回波信號強(qiáng)度明顯大于無車時(shí)的強(qiáng)度，因此根據(jù)該頻段內(nèi)的信號強(qiáng)度的變化就可以知道該頻段所對應(yīng)的車道內(nèi)是否有車輛。所謂的檢測閾值或者說是檢測靈明度就是這樣一個(gè)設(shè)定的值，當(dāng)頻譜強(qiáng)度高于該值時(shí)就認(rèn)為有車存在，否則就認(rèn)為沒有車。提高該值就會少檢測，降低該值就會多檢測，這也就是檢測靈明度的由來。而車輛的進(jìn)入和離開監(jiān)測區(qū)域時(shí)刻是以頻譜強(qiáng)度是否超過檢測閾值而定的，顯然這兩個(gè)時(shí)刻均受檢測閾值的極大影響。由于同時(shí)檢測多車道，各車道之間一定存在相互干擾，為避免干擾就得調(diào)整相應(yīng)的檢測靈明度，這樣車輛通過時(shí)間就必然無法準(zhǔn)確檢測。