多目標(biāo)雷達及其所采用的數(shù)字信號處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬道路車輛信息檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種多目標(biāo)雷達及其所采用的數(shù)字信 號處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，特別是國家政策對汽車行業(yè)發(fā)展的扶持，汽車 保有輛急劇增加，但是交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)跟不上，進一步加劇供需矛盾，由此引發(fā)的交通擁 堵，交通事故的上升，交通環(huán)境的惡化等一系例問題，嚴重影響了城市的發(fā)展。
[0003] 交通卡口是借助現(xiàn)代電子科技手段，對道路上車輛的各種交通違法行為進行拍 攝、處理的一整套執(zhí)法取證系統(tǒng)，也用于為公安機關(guān)提供盜搶車輛、套牌車輛、肇事逃逸車 輛等信息。交通卡口主要包括測速及觸發(fā)裝置、圖像采集設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和終端管理系 統(tǒng)。測速及觸發(fā)裝置為現(xiàn)有卡口關(guān)鍵組成部分，常用技術(shù)手段有地感線圈、視頻和雷達三 種。
[0004] 交通卡口車輛信息的檢測為交通系統(tǒng)提供了車輛行駛時的、車速、行駛方向、車長 等數(shù)據(jù)，以保障交通系統(tǒng)運行的正常。傳統(tǒng)的卡口雷達屬于窄波束定角雷達，依靠高指向性 的波束定位車輛，檢測車輛速度，每只雷達只能監(jiān)控一條車道。傳統(tǒng)的卡口雷達由于其信號 處理方法的限制，無法區(qū)分多目標(biāo)信息，每次只能跟蹤一個目標(biāo)。傳統(tǒng)的卡口雷達存在定位 不準確、多車道路況需要每條車道安裝一只雷達等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有傳統(tǒng)卡口雷達的不足之處而提供一種目標(biāo)定位準確、可同時 監(jiān)控多條車道的多目標(biāo)雷達。
[0006] 本發(fā)明還提供一種與上述雷達配套的數(shù)字信號處理方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
[0008] -種多目標(biāo)雷達，它包括數(shù)據(jù)存儲處理和控制模塊、調(diào)制控制模塊、壓控振蕩器、 混頻器、放大濾波解調(diào)模塊、數(shù)\模轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射天線及接收天線；所述數(shù)據(jù)存儲處理和 控制模塊的信號傳輸端口分別與調(diào)制控制模塊及放大濾波解調(diào)模塊的信號傳輸端口相接； 所述調(diào)制控制模塊的信號傳輸端口經(jīng)壓控振蕩器與發(fā)射天線的信號傳輸端口相接；所述壓 控振蕩器的信號傳輸端口經(jīng)混頻器與放大濾波解調(diào)模塊的信號傳輸端口相接；所述放大濾 波解調(diào)模塊的信號傳輸端口經(jīng)數(shù)\模轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)存儲處理和控制模塊的信號傳輸端 口相接；所述接收天線的信號傳輸端口接混頻器的信號傳輸端口。
[0009] 上述多目標(biāo)雷達所采用的數(shù)字信號處理方法，可按如下步驟依次實施：
[0010] (1)在射頻收發(fā)電路的VCO輸入端輸入一個三角波調(diào)制信號；
[0011] (2)射頻收發(fā)電路發(fā)射調(diào)制過的射頻信號；
[0012] (3)射頻收發(fā)電路接收目標(biāo)車輛反射的射頻信號；
[0013] (4)接收信號LNA對收到的車輛反射信號進行放大；
[0014] (5)正交混頻及下變頻環(huán)行器將收到的信號與發(fā)射信號混頻，得到0中頻差頻信 號；
[0015] (4)0中頻放大器對中頻信號進行放大；
[0016] (5)放大后的信號傳送至后端數(shù)字信號處理電路，經(jīng)ADC及后端信號處理后得到 目標(biāo)車輛速度、角度、距離信息。
[0017] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（5)中，目標(biāo)車輛速度、角度、距離信息通過RS232或 RS485模塊輸出到外部設(shè)備。
[0018] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（5)中，依據(jù)信號I/Q通道的相位差判定目標(biāo)車輛駛 近、駛離信息。
[0019] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（5)中，依據(jù)兩路接收天線的信號相位差計算出目標(biāo) 車輛的角度信息。
[0020] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（5)中，依據(jù)接收信號的多普勒頻移計算出目標(biāo)車輛 的速度信息和距離信息。
[0021] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（5)中，依據(jù)雷達與路面角度及雷達相對于路面的安 裝高度信息，進行座標(biāo)系變換，計算出目標(biāo)車輛在坐標(biāo)系的XYZ座標(biāo)。
[0022] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（1)中，射頻信號的信號調(diào)制頻率為ΙΚΗζ。
[0023] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（7)中，將放大濾波后的信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入DSP處 理裝置，并對調(diào)制信號上升沿和下降沿采樣數(shù)據(jù)分別進行FFT變換，得到FFT信號頻譜峰 值，計算出差頻信號頻率f dlff_up及f dlff_dmm，即可分析得到目標(biāo)車輛的距離信息和瞬時速度 信息；其中，動態(tài)目標(biāo)車輛的距離R、瞬時速度V與信號差頻f diff_up、fdiff_dciwn的關(guān)系滿足：
[0026] 式中，C。=光速，Λ f =信號調(diào)制頻寬，T =信號調(diào)制周期。
[0027] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（7)中，兩路接收天線的信號相位差由FFT相位普相減 直接計算出來，相位差Φ與目標(biāo)車輛角度Θ的關(guān)系如下面公式：
[0029] D為兩條接收天線之間保持的距離。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點：
[0031] (1)本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的卡口雷達只能監(jiān)控一條車道的問題，在雷達波束覆蓋范 圍內(nèi)，一只雷達可以監(jiān)控3條車道。
[0032] (2)本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的卡口雷達無法區(qū)分多目標(biāo)信息，每次只能跟蹤一個目標(biāo) 的差距題，一個雷達可以同時跟蹤不超過16個目標(biāo)車輛。
[0033] (3)本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的卡口雷達存在定位不準確的問題，雷達實時跟蹤目標(biāo)座 標(biāo)，在適合的位置進行觸發(fā)，觸發(fā)精度不大于1米。
【附圖說明】
[0034] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的保護范圍不僅局 限于下列內(nèi)容的表述。
[0035] 圖1為本發(fā)明電路原理框圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明射頻收發(fā)單元原理框圖；
[0037] 圖3為本發(fā)明射頻前端收發(fā)信號波形；
[0038] 圖4為發(fā)射-接收信號頻率變化示意圖；
[0039] 圖5為測角示意圖；
[0040] 圖6為本發(fā)明的道路安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 如圖1及圖2所示，多目標(biāo)雷達，它包括數(shù)據(jù)存儲處理和控制模塊、調(diào)制控制模塊、 壓控振蕩器、混頻器、放大濾波解調(diào)模塊、數(shù)\模轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射天線及接收天線；所述數(shù)據(jù) 存儲處理和控制模塊的信號傳輸端口分別與調(diào)制控制模塊及放大濾波解調(diào)模塊的信號傳 輸端口相接；所述調(diào)制控制模塊的信號傳輸端口經(jīng)壓控振蕩器與發(fā)射天線的信號傳輸端口 相接；所述壓控振蕩器的信號傳輸端口經(jīng)混頻器與放大濾波解調(diào)模塊的信號傳輸端口相 接；所述放大濾波解調(diào)模塊的信號傳輸端口經(jīng)數(shù)\模轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)存儲處理和控制模塊 的信號傳輸端口相接；所述接收天線的信號傳輸端口接混頻器的信號傳輸端口。
[0042] 參見圖2所示，本發(fā)明包括前端射頻收發(fā)電路和后端數(shù)字信號處理電路；所述前 端射頻收發(fā)電路包括壓控振蕩器、一發(fā)雙收微帶天線、接收信號LNA、正交混頻及下變頻環(huán) 行器、〇中頻放大器等；所述后端數(shù)字信號處理電路包括電源、信號處理器（內(nèi)建浮點數(shù)字 信號處理器、ADC、DAC等）、通信接口電路。
[0043] 上述多目標(biāo)雷達所采用的數(shù)字信號處理方法，可按如下步驟依次實施：
[0044] (1)在射頻收發(fā)電路的VCO輸入端輸入一個三角波調(diào)制信號；
[0045] (2)射頻收發(fā)電路發(fā)射調(diào)制過的射頻信號；
[0046] (3)射頻收發(fā)電路接收目標(biāo)車輛反射的射頻信號；
[0047] (4)接收信號LNA對收到的車輛反射信號進行放大；
[0048] (5)正交混頻及下變頻環(huán)行器將收到的信號與發(fā)射信號混頻，得到0中頻差頻信 號；
[0049] (4) 0中頻放大器對中頻信號進行放大；
[0050] (5)放大后的信號傳送至后端數(shù)字信號處理電路，經(jīng)ADC及后端信號處理后得到 目標(biāo)車輛速度、角度、距離信息。
[0051] 本發(fā)明所述步驟（5)中，目標(biāo)車輛速度、角度、距離信息通過RS232或RS485模塊 輸出到外部設(shè)備。
[0052] 本發(fā)明所述步驟（5)中，依據(jù)信號I/Q通道的相位差判定目標(biāo)車輛駛近、駛離信 息。<