CN109901151A - 一种基于复合雷达的循环变换检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于复合雷达的循环变换检测方法，主要应用于高速公路上，包括两种检测模式：速度检测模式和位置检测模式。速度检测模式下，应用多普勒效应，根据多普勒频移来计算车辆行驶速度；位置检测模式下，通过检测发射信号与接收信号之间的时间差来计算车辆与雷达安装点之间的距离，并通过比较前后几次距离值判断车辆是否处于停止状态。复合雷达正常运行情况下，每隔一段时间自动在速度检测模式和位置检测模式下进行模式切换。通过比较位置检测模式下测得的距离值，如果距离值相等或者差值在很小的范围内，则认为有静止存在的车辆。在确定有静止车辆的情况下，通过相应的程序就可以判断出该静止车辆的位置，停在哪一个车道。

Description

一种基于复合雷达的循环变换检测方法

【技术领域】

本发明属于雷达探测技术领域，涉及一种基于复合雷达的循环变换检测方法。

【背景技术】

现有探测雷达大多都只有一种功能，要么只能进行速度检测，要么只能进行距离检测。速度检测雷达只能对运动目标物体速度进行检测，对于静止的物体无法检测出来，所以对于意外停车或者刹车造成停止在高速路上的车辆无法进行检测，严重影响驾驶和交通安全。而距离检测雷达又无法检测车辆速度，而且单个距离检测雷达无法判断出静止物体的位置。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于复合雷达的循环变换检测方法，该方法不仅可以运用在雨雾天高速公路上对运动车辆进行速度检测，还可以对由于意外停车造成的停在高速公路上的静止车辆进行存在和位置检测。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于复合雷达的循环变换检测方法，包括以下步骤：

步骤1：复合雷达进行上电初始化，计数值置零；

步骤2：复合雷达工作在速度检测模式，只采集速度数据；

步骤3：复合雷达将在安装点检测到的速度数据和相应复合雷达编号信息传输给远程控制中心；

步骤4：当远程控制中心收到速度数据后，发出指令使复合雷达工作在距离检测模式，采集距离信息；

步骤5：复合雷达将在安装点检测到的距离数据和相应复合雷达编号信息传输给远程控制中心；

步骤6：远程控制中心比较采集到的相邻两次距离数据，如果相等，则计数值加1，执行步骤7；如果不等则判断距离差值是否小于预设值，是则计数值加1，执行步骤7；否则计数清零，返回步骤2；

步骤7：计数值加1后，判断计数值是否等于5，如果等于5，则确定有静止车辆存在，在程序中计算出静止车辆的位置信息，将有静止车辆存在的状态和位置发送给远程控制中心，计数值清零；如果不等于5，则返回步骤4。

本发明进一步的改进在于：

所述复合雷达为微波雷达，发射频率为24GHz；复合雷达安装在高速公路两侧和中部隔离带；位于两侧的复合雷达每隔40米安装一个，编号为N-1，中间每隔20米安装一个，编号为N-2。

所述步骤3中速度数据采用以下方法采集：

车辆行驶速度v：

其中，f_d为多普勒频移，f₀为雷达发射频率、c为光速，α为车辆行驶方向与车辆和雷达连线之间夹角。

所述步骤7中确定有静止车辆存在的方法如下：

设Δt为复合雷达的发射信号和接收到反射信号之间的时间差，根据时间差Δt能够计算出目标车辆与雷达安装点之间的距离R：

如果距离R在相邻几次内都相等或者差值在预设范围内，则认为该雷达覆盖区域内存在停止的目标车辆。

所述步骤7中计算静止车辆位置信息的方法如下：

根据安装在高速公路两边的复合雷达测得的距离数据和安装在中间的雷达测得的距离，以两个复合雷达的安装位置为圆心，测得的距离为半径，得到两个复合雷达覆盖区域的圆，两个圆的交点即为目标位置；

如果距离小于预设值，出现两个交点时，则需要测得第三个复合雷达的距离，再以第三个复合雷达安装位置为圆心，第三个复合雷达测得的距离为半径做圆，三个圆的交点即为目标车辆的位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

车辆正常行驶在高速路上时，本发明可以检测到其速度，当有车辆因意外停在高速路上时，本发明可以检测到其存在状态和位置信息，并将该雷达覆盖路段有静止车辆存在的状态发送给远程控制中心。远程控制中心根据雷达传输来的信息，控制前面或者后面的雷达执行相应的操作，完成对高速路上车辆的速度检测和是否有静止车辆存在的检测，进行交通诱导，使高速路上的交通更加安全。

【附图说明】

图1为本发明所述复合雷达的检测流程图；

图2为本发明所述复合雷达在高速公路上的安装示意图；

图3为本发明所述复合雷达的位置检测示意图a；

图4为本发明所述复合雷达的位置检测示意图b。

【具体实施方式】

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图，一种基于复合雷达的循环变换检测方法，包括以下步骤：

步骤1：复合雷达进行上电初始化，计数值置零；

步骤2：复合雷达工作在速度检测模式，只采集速度数据；

步骤3：将在相应复合雷达安装点检测到的速度数据和相应复合雷达编号信息传输给远程控制中心，延时一定时间；

步骤4：雷达工作在距离检测模式，采集距离信息；

步骤5：将在相应复合雷达安装点检测到的距离数据和相应复合雷达编号信息传输给远程控制中心；

步骤6：比较采集到的相邻两次距离数据，如果相等，则计数值加1；如果不等则判断距离差值是否小于一定值(可以设置)，是则计数值加1，不是则计数清零，返回速度检测模式；

步骤7：计数值加1后，判断计数值是否等于5，如果等于5，则确定有静止车辆存在，(再在程序中计算出静止车辆的位置信息，将有静止车辆存在的状态和位置发送给远程控制中心)，计数值清零；如果不等于5，则返回到距离检测模式继续检测距离。

本发明的原理：

本发明的循环变换检测模式的复合雷达包括两种检测模式：速度检测模式和位置检测模式。复合雷达为微波雷达，发射频率为24GHz。复合雷达安装在高速公路两边和中间，左边和右边每隔40米安装一个，编号为N-1，中间每隔20米安装一个，编号为N-2，如图1所示。左边和右边的复合雷达用支撑架安装，离地高度为1米，雷达发射天线和接收天线面与车辆行驶方向平行。中间的复合雷达用龙门横杆安装，龙门横杆离地4米，雷达发射天线与接收天线面与车辆行驶方向垂直，如图2所示。

速度检测模式的基本原理是根据多普勒效应来进行测速。当目标车辆与雷达之间存在相对移动时，雷达的发射频率和接收频率不同，存在一个差值，这个差值就是多普勒频移f_d。根据公式得出车辆行驶速度与多普勒频移f_d、雷达发射频率f₀、光速c和车辆行驶方向与车辆和雷达连线之间夹角α之间的关系：所以只要测出多普勒频移，就能够测出目标车辆的行驶速度。

位置检测模式的基本原理是雷达向四周发射信号后，如果覆盖范围内有目标车辆存在，则会反射信号，雷达发射信号和接收到反射信号之间有一个时间差Δt，根据这个时间差可以计算出目标车辆与雷达安装点之间的距离：如果雷达测得的距离在相邻几次内都相等或者差值在一个很小的范围内，则认为该雷达覆盖区域内存在停止的目标车辆。根据安装在高速公路两边的雷达测得的距离和安装在中间的雷达测得的距离，以两个雷达的安装位置为圆心，测得的距离为半径，画出两个雷达覆盖区域的圆，两个圆的交点即为目标位置，如图3所示。如果距离小于一定值，则有可能出现两个交点，则需要将第三个雷达的距离测出来，再以第三个雷达安装位置为圆心，第三个雷达测得的距离为半径画圆，三个圆的交点即为目标车辆的位置，如图4所示。在程序中计算出目标车辆停止的位置，其位于哪个车道和哪个雷达所覆盖的区域。

循环变换模式，就是每隔一段时间在速度测量模式和位置测量模式之间进行模式切换，时间间隔可调。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于复合雷达的循环变换检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：复合雷达进行上电初始化，计数值置零；

步骤2：复合雷达工作在速度检测模式，只采集速度数据；

步骤3：复合雷达将在安装点检测到的速度数据和相应复合雷达编号信息传输给远程控制中心；

步骤4：当远程控制中心收到速度数据后，发出指令使复合雷达工作在距离检测模式，采集距离信息；

步骤5：复合雷达将在安装点检测到的距离数据和相应复合雷达编号信息传输给远程控制中心；

步骤6：远程控制中心比较采集到的相邻两次距离数据，如果相等，则计数值加1，执行步骤7；如果不等则判断距离差值是否小于预设值，是则计数值加1，执行步骤7；否则计数清零，返回步骤2；

步骤7：计数值加1后，判断计数值是否等于5，如果等于5，则确定有静止车辆存在，在程序中计算出静止车辆的位置信息，将有静止车辆存在的状态和位置发送给远程控制中心，计数值清零；如果不等于5，则返回步骤4。

2.根据权利要求1所述的基于复合雷达的循环变换检测方法，其特征在于，所述复合雷达为微波雷达，发射频率为24GHz；复合雷达安装在高速公路两侧和中部隔离带；位于两侧的复合雷达每隔40米安装一个，编号为N-1，中间每隔20米安装一个，编号为N-2。

3.根据权利要求1所述的基于复合雷达的循环变换检测方法，其特征在于，所述步骤3中速度数据采用以下方法采集：

车辆行驶速度v：

其中，f_d为多普勒频移，f₀为雷达发射频率、c为光速，α为车辆行驶方向与车辆和雷达连线之间夹角。

4.根据权利要求1所述的基于复合雷达的循环变换检测方法，其特征在于，所述步骤7中确定有静止车辆存在的方法如下：

设Δt为复合雷达的发射信号和接收到反射信号之间的时间差，根据时间差Δt能够计算出目标车辆与雷达安装点之间的距离R：

如果距离R在相邻几次内都相等或者差值在预设范围内，则认为该雷达覆盖区域内存在停止的目标车辆。

5.根据权利要求1所述的基于复合雷达的循环变换检测方法，其特征在于，所述步骤7中计算静止车辆位置信息的方法如下：

根据安装在高速公路两边的复合雷达测得的距离数据和安装在中间的雷达测得的距离，以两个复合雷达的安装位置为圆心，测得的距离为半径，得到两个复合雷达覆盖区域的圆，两个圆的交点即为目标位置；

如果距离小于预设值，出现两个交点时，则需要测得第三个复合雷达的距离，再以第三个复合雷达安装位置为圆心，第三个复合雷达测得的距离为半径做圆，三个圆的交点即为目标车辆的位置。