一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)。微波交通雷達技術由于微波頻率較低，在目標識別的精度上欠缺，還不能準確進行車型識別。本實用新型的目的是提供一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)高精度的車型識別，該識別系統(tǒng)包括檢測器，接收天線和PC機；檢測器為無源毫米波檢測器，由視頻放大器，信號處理單元，電源供給單元，以及均工作在毫米波頻率的低噪聲放大器和平方率檢波器組成；毫米波天線與低噪聲放大器連接,低噪聲放大器、平方率檢波器、視頻放大器和信號處理單元依次連接；電源供給單元與低噪聲放大器、視頻放大器、信號處理單元連接；接收天線為毫米波天線。本實用新型自身耗能低，不對電子設備產(chǎn)生干擾影響。
【專利說明】一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于智能交通領域，具體涉及一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportation System, ITS),是一種先進的一體化交通綜合管理系統(tǒng)，它通過先進傳感技術、先進的通訊手段和計算機處理技術等的共同協(xié)作作用，使交通更安全、更有效率、更可靠、更環(huán)保、更節(jié)省時間和成本。
[0003]作為ITS先進傳感器技術之一的微波交通雷達，又被稱為微波交通檢測器，與視頻檢測等相區(qū)別。國際上的主流產(chǎn)品就是微波雷達配合高速攝像頭拍攝超速。在車流量檢測方面，微波交通雷達作為主打產(chǎn)品不僅逐步占據(jù)歐美市場，而且逐步進入亞洲、中國市場?，F(xiàn)代ITS的先進傳感技術中，微波交通雷達技術已成為城市環(huán)線道路實時交通信息檢測的主流選擇。與其他先進傳感技術如:地感線圈、視頻監(jiān)控、機動車GPS定位、人工報警等相比，微波交通雷達具有其他檢測手段難以媲美的優(yōu)點:如數(shù)據(jù)實時性強，檢測數(shù)據(jù)量充足，檢測精度高，安裝和維護時方便；壽命長，維護成本低；不受光照以及惡劣自然環(huán)境因素影響的全天候工作特性。
[0004]因此，近幾年微波交通雷達技術得到了迅速發(fā)展，它能夠準確地檢測道路交通的車流量、車道占有率等交通流信息，在現(xiàn)代ITS先進傳感技術中逐步占據(jù)重要地位。但是微波交通雷達技術還存在下述缺憾:
[0005]1、微波的頻率較低，因而在目標識別的精度上欠缺，因而往往作為智能交通中判斷車流量檢查雷達應用，還不能準確進行車型識別；
[0006]2、微波交通雷達工作于主動體制，向目標發(fā)射微波，因而其功耗較大；對汽車電子的工作會造成一定的頻率干擾，且容易為電子狗等設備截獲，對交通檢測與執(zhí)法帶來隱患。

【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型的目的是提供一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)高精度的車型識別，為智能交通提供良好的傳感器技術支持。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0009]一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，其特殊之處在于:所述系統(tǒng)包括檢測器，接收天線和PC機；所述檢測器為無源毫米波檢測器，所述無源毫米波檢測器由視頻放大器，信號處理單元，電源供給單元，以及均工作在毫米波頻率的低噪聲放大器和平方率檢波器組成；毫米波天線與低噪聲放大器連接，低噪聲放大器、平方率檢波器、視頻放大器和信號處理單元依次連接；所述電源供給單元與毫米波檢測器的低噪聲放大器、視頻放大器、信號處理單元連接；所述接收天線為毫米波天線。
[0010]進一步，上述平方率檢波器為混合集成的二極管檢波器。
[0011 ] 進一步，上述低噪聲放大器為微波/毫米波單片集成電路芯片，低噪聲放大器采取級聯(lián)的方式級聯(lián)多片芯片，芯片間通過微帶線相連，第一級毫米波低噪聲放大器芯片的選型優(yōu)先考慮其低噪聲系數(shù)；第二級及以后的毫米波低噪聲放大器芯片的選型優(yōu)先考慮其高增益。
[0012]進一步，上述毫米波天線為單一接收天線，為平面微帶結構，毫米波天線制作在高頻低損耗的單片毫米波電路板上，并通過探針或微帶與低噪聲放大器相連。
[0013]進一步，上述視頻放大器、信號處理單元、電源供給單元集成在高頻低損耗的單片電路板上。
[0014]一般智能交通應用的車輛檢測器，在主動體制上，有微波、超聲波雷達等，采取發(fā)射-接收的模式，檢測器向車輛發(fā)射微波/超聲波，依靠接收目標的回波信號進行車輛的檢測；在被動體制上，有紅外、電磁感應線圈等，不向目標發(fā)射信號，單純靠接收目標的輻射/感應信號進行車輛的檢測。
[0015]本實用新型的毫米波檢測器，用于車輛檢測和車型識別，采樣無源(被動)工作體制，不向檢測目標發(fā)射電磁波，單純靠接收目標的輻射毫米波進行車輛檢測與車型識別。其工作原理如下:
[0016]無源毫米波檢測器通過檢測其頻段內的電磁能量來進行目標探測和識別。在毫米波段，不同物體的發(fā)射率差異很大，發(fā)射率較低的物體，不論其溫度如何，它自身輻射的能量都較少，而主要是反射周圍環(huán)境的溫度。這種機理使無源毫米波檢測器在探測金屬目標時有一個顯著的優(yōu)點:因為金屬目標的發(fā)射率很低，它幾乎僅僅是反射天空的溫度，天空溫度不僅較低，且在一定時空范圍內基本不變，因而金屬目標的毫米波輻射特征很穩(wěn)定。無源毫米波檢測器對目標的探測和識別，就是通過對目標與背景的毫米波輻射特性測量來進行。
[0017]根據(jù)普朗克定律，一切高于絕對溫度零點的物體都要對外輻射電磁波。在無源毫米波探測的研究中通常用溫度(以絕對溫度K為單位)來表示目標毫米波輻射功率的大小。金屬的毫米波輻射只是非常小的一部分，更多的部分是金屬對環(huán)境的毫米波輻射的強反射，因此，室外條件下，反射天頂毫米波輻射(輻射溫度最低為70K左右)的金屬車輛目標在背景(典型地物的輻射溫度為290K左右)中具有更強的對比度，因而更易識別。
[0018]金屬車輛目標的實際輻射溫度低于公路背景，無源毫米波檢測器對路面金屬結構車輛目標的檢測和識別，正是在輻射溫度高的“熱”背景中，尋找輻射溫度低的“冷”目標。
[0019]因此，從無源毫米波檢測器的輸出電壓變化信號，不僅可以對車輛進行檢測，而且可以對車型進行識別，即:大型車的占地面積AT大，輸出電壓變化信號大；小型車的占地面積AT大,輸出電壓變化信號小。車型大小與輸出電壓變化信號之間存在正比關系。
[0020]本實用新型的智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，毫米波天線工作于毫米波頻率30?300GHz，毫米波檢測器工作體制非雷達體制，檢測器不向外輻射毫米波，而是單純靠接收目標的輻射毫米波，來進行目標檢測和識別的被動(無源)體制；毫米波檢測器由低噪聲放大器、平方率檢波器，工作于低頻頻率的視頻放大器、信號處理單元以及電源供給單元組成。毫米波檢測器進行檢測時，車輛向毫米波檢測器方向行進，從車輛進入毫米波天線波束地面投影區(qū)域，到車輛駛出該區(qū)域，毫米波檢測器向PC機輸出檢測信號和判斷信號；如果車輛未通過，毫米波檢測器的輸出電壓信號無變化，PC機做出未檢測到車輛的判斷；如果有車輛通過，則毫米波檢測器向PC機輸出的電壓變化信號，電壓變化信號的幅度大小與車型大小一致，根據(jù)預先設置的閾值，PC機做出檢測到車輛及車型識別的判斷。[0021]此外，本實用新型結構簡單，操作方便，穩(wěn)定性高，具有惡劣天氣(沙塵、大霧等)下正常工作的特點，是一種性能優(yōu)良的智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)。本實用新型的檢測器相比于微波檢測器，毫米波檢測器具有更高的探測精度精，全天候工作，且算法簡單、維護方便、可移動、無路面破壞性，是一種無輻射的新型檢測器。本實用新型的檢測器采用無源工作體制一與微波雷達檢測器和毫米波雷達檢測器相比，該無源毫米波檢測器自身不發(fā)生電磁波，因而對方無法監(jiān)控；自身耗能低；不對電子設備產(chǎn)生干擾影響；系統(tǒng)組成簡單，器件少，成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的識別系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0024]參見圖1，一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，包括檢測器，接收天線和PC機；所述檢測器為無源毫米波檢測器，無源毫米波檢測器由視頻放大器，信號處理單元，電源供給單元，以及均工作在毫米波頻率的低噪聲放大器和平方率檢波器組成；毫米波天線與低噪聲放大器連接，低噪聲放大器、平方率檢波器、視頻放大器和信號處理單元依次連接；所述電源供給單元與毫米波檢測器的低噪聲放大器、視頻放大器、信號處理單元連接；所述接收天線為毫米波天線，毫米波天線接收其天線波束場景內的毫米波輻射能量。
[0025]平方率檢波器為混合集成的二極管檢波器，不與電源供給單元相連。
[0026]低噪聲放大器為微波/毫米波單片集成電路芯片，低噪聲放大器采取級聯(lián)的方式級聯(lián)多片芯片，芯片間通過微帶線相連，第一級毫米波低噪聲放大器芯片的選型優(yōu)先考慮其低噪聲系數(shù)；第二級及以后的毫米波低噪聲放大器芯片的選型優(yōu)先考慮其高增益。
[0027]毫米波天線為單一接收天線，為平面微帶結構，毫米波天線制作在高頻低損耗的單片毫米波電路板上，并通過探針或微帶與低噪聲放大器相連。
[0028]低噪聲放大器用于接收毫米波天線的毫米波信號，對接收的毫米波信號進行低噪聲系數(shù)的放大處理；平方率檢波器接收毫米波放大器放大的毫米波信號，將毫米波能量轉換為與其功率成正比低頻電壓信號，輸出表征車輛目標毫米波輻射特征的低頻電壓信號；視頻放大器接收平方率檢波器的低頻電壓信號，用于對低頻電壓信號進行放大處理；視頻放大器的工作頻率和帶寬，與車輛通行的速度相關；信號處理單元用于接收經(jīng)過視頻放大器放大的低頻電壓信號，用于對放大的低頻電壓信號進行去噪、平滑、模數(shù)變換，采樣信號、閾值判斷處理；電源供給單元用于提供電源動力給低噪聲放大器、視頻放大器、信號處理單元，電源供給單元不與平方率檢波器相連。
[0029]本實用新型的一種智能交通中的機動車輛車型識別系統(tǒng)，在實際工作中，毫米波檢測器工作，車輛向檢測器檢測區(qū)域行進；毫米波檢測器觀測檢測區(qū)域，輸出信號；PC機將檢測器輸出信號的電壓，與預先設立的有車輛通過和無車輛通過的門限電壓進行對比，做出無車輛通過和有車輛通過的判斷:檢測器輸出電壓信號在該門限電壓之下，PC機做出無車輛通過的判斷，否則，PC機做出有車輛通過的判斷；在判斷為有車輛通過的情況下，PC機將檢測器輸出信號的電壓，與預先設立的不同車型的門限電壓范圍進行對比，不同車型的門限電壓范圍分別具有下限與上限，根據(jù)檢測器輸出信號的電壓落在哪一個車型的門限電壓范圍，PC機做出與之相應的通過車輛的車型識別判斷。
【權利要求】
1.一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括檢測器，接收天線和PC機；所述檢測器為無源毫米波檢測器，所述無源毫米波檢測器由視頻放大器，信號處理單元，電源供給單元，以及均工作在毫米波頻率的低噪聲放大器和平方率檢波器組成；毫米波天線與低噪聲放大器連接，低噪聲放大器、平方率檢波器、視頻放大器和信號處理單元依次連接；所述電源供給單元與毫米波檢測器的低噪聲放大器、視頻放大器、信號處理單元連接；所述接收天線為毫米波天線。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，其特征在于:所述平方率檢波器為混合集成的二極管檢波器。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，其特征在于:所述低噪聲放大器為微波/毫米波單片集成電路芯片，低噪聲放大器采取級聯(lián)的方式級聯(lián)多片芯片，芯片間通過微帶線相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，其特征在于:所述毫米波天線為單一接收天線，為平面微帶結構，毫米波天線制作在高頻低損耗的單片毫米波電路板上，并通過探針或微帶與低噪聲放大器相連。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種智能交通中的機動車輛識別系統(tǒng)，其特征在于:所述視頻放大器、信號處理單元、電源供給單元集成在高頻低損耗的單片電路板上。
【文檔編號】G08G1/017GK203588460SQ201320573745
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權日:2013年9月16日
【發(fā)明者】時翔, 宋依青, 查志琴, 沈利香, 鄔佳偉, 莊燕濱, 朱宇光, 嚴偉中, 何松, 潘群, 楊雄, 徐強, 王琳 申請人:常州工學院