智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用的車(chē)載毫米波探測(cè)與通信一體化傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用的車(chē)載毫米波探測(cè)與通信一體化的傳感器，包括毫米波源、功率放大器、毫米波發(fā)射天線(xiàn)、毫米波接收天線(xiàn)、低噪聲放大器、混頻器、開(kāi)關(guān)、探測(cè)信號(hào)處理電路、通信信號(hào)處理電路、調(diào)制器、基帶、中央控制機(jī)構(gòu)。本發(fā)明兼有探測(cè)和通信功能，共用毫米波源、功率放大器、毫米波發(fā)射天線(xiàn)，毫米波接收天線(xiàn)、低噪聲放大器、混頻器等器件，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，成本低廉，適用于現(xiàn)代智慧交通系統(tǒng)中的車(chē)輛防撞探測(cè)與車(chē)間、車(chē)路無(wú)線(xiàn)互聯(lián)。產(chǎn)品一致性高，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用的車(chē)載毫米波探測(cè)與通信一體化傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于智能交通信息采集領(lǐng)域，特別設(shè)及一種智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用的車(chē)載毫米 波探測(cè)與通信一體化傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 從上個(gè)世紀(jì)八十年代W來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各國(guó)普遍面臨著交通擁擠、 阻塞的問(wèn)題，日本、美國(guó)和西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相投入大量資金和人力，開(kāi)始大規(guī)模地進(jìn)行道 路交通運(yùn)輸智能化的研究試驗(yàn)。起初進(jìn)行道路智慧化功能和車(chē)輛智慧化的研究，稱(chēng)為"智慧 車(chē)輛道路系統(tǒng)（Intelligent Vehicle Highway SystemsJVHS)"。隨著研究的不斷深入，系 統(tǒng)功能擴(kuò)展到道路交通運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程及其有關(guān)服務(wù)部口，發(fā)展成為帶動(dòng)整個(gè)道路交通運(yùn)輸 現(xiàn)代化的。智慧交通系統(tǒng)（Intelligent ^ansport Systems, US)"。
[0003] 智慧交通形成一個(gè)系統(tǒng)概念，起始于20世紀(jì)80年代，其中最具代表性的是美國(guó)智 慧車(chē)輛道路系統(tǒng)（IVHS，1992年）、歐洲高效安全歐洲交通計(jì)劃(PR0MET肥US，1986年）、歐洲 車(chē)輛安全道路結(jié)構(gòu)計(jì)劃(DRIVE，1989年）日本的道路交通信息通信系統(tǒng)(VICS，1995年）。它 們共同的特點(diǎn)是:將先進(jìn)的信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技 術(shù)、自動(dòng)控制理論、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)交通服務(wù)、管理與控制，從而 建立起來(lái)的一種大范圍、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)，W解決 日趨惡化的道路交通擁擠、交通事故和環(huán)境污染。
[0004] 美、歐、日是世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最高的國(guó)家和地區(qū)，也是世界上ITS開(kāi)發(fā)應(yīng)用的 最好國(guó)家。從它們發(fā)展情況看，ITS的發(fā)展，已不限于解決交通擁堵、交通事故、交通污染等 問(wèn)題，也成為緩解能源短缺、培育新興產(chǎn)業(yè)、增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、提升國(guó)家安全的戰(zhàn)略措施。
[0005] 作為ITS先進(jìn)傳感器技術(shù)之一的微波/毫米波傳感器，又被稱(chēng)為微波/毫米波交通 檢測(cè)器，與視頻檢測(cè)等相區(qū)別。路口通常為多車(chē)道、并且具有多車(chē)輛、全天候的工作特性。在 道路智慧化方面，車(chē)流量檢測(cè)毫米波交通雷達(dá)作為主打產(chǎn)品不僅逐步占據(jù)歐美市場(chǎng)，而且 逐步進(jìn)入亞洲、中國(guó)市場(chǎng);在車(chē)輛智慧化方面，防撞毫米波雷達(dá)作為主打產(chǎn)品在豐田、奧迪 等高檔車(chē)型系列已開(kāi)始列裝，并逐步向中、低檔車(chē)型逐漸覆蓋。
[0006] 中國(guó)的ITS起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距。1988年北京市從意大利引 進(jìn)了兩套電子監(jiān)控設(shè)備，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)城市交通領(lǐng)域使用電子監(jiān)控設(shè)備的先河，隨后上海、沈 陽(yáng)等大城市陸續(xù)從國(guó)外引進(jìn)了一些較為先進(jìn)的城市交通控制、道路監(jiān)控系統(tǒng)。二十世紀(jì)九 十年代中期W來(lái)，在科技部、交通部的組織下，我國(guó)交通運(yùn)輸界的科學(xué)家和工程技術(shù)人員開(kāi) 始跟蹤ITS技術(shù)，并取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。1999年11月國(guó)家科學(xué)技術(shù)部批準(zhǔn)成立了國(guó)家智慧交通 系統(tǒng)工程技術(shù)研究中屯、，在交通部、科技部的組織下，該中屯、完成了 "九五"國(guó)家重點(diǎn)科技攻 關(guān)項(xiàng)目"中國(guó)智慧交通系統(tǒng)體系框架"、國(guó)家基礎(chǔ)性科研項(xiàng)目"中國(guó)ITS標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究"、 交通部重點(diǎn)科研項(xiàng)目"智慧運(yùn)輸發(fā)展戰(zhàn)略研究"等一批關(guān)系中國(guó)ITS發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目，為我 國(guó)順利實(shí)施ITS打下了良好基礎(chǔ)。
[0007] 作為ITS先進(jìn)傳感器技術(shù)之一的微波/毫米波傳感器毫米波傳感器，在車(chē)載應(yīng)用中
[0009] 通常采取調(diào)頻(FM)雷達(dá)體制。[000引 倍咸盤(pán)貨射倍耳由用巧如下親元；
(1)
[0010] 式中，"日一載波角頻率；A O-載波角頻偏；Qm-調(diào)制角頻率。
[0011] 反射回波信號(hào)電壓可表示如下：
[0012] (2)
[OOU]式中，T 一發(fā)射信號(hào)與反射回波信號(hào)的延遲時(shí)間。
[0014] (2)式中信號(hào)的幅度、相位、頻率信息，通過(guò)信號(hào)處理與目標(biāo)識(shí)別算法，可W得到車(chē) 輛的大小、距離、速度等信息，從而進(jìn)行車(chē)輛防撞控制。
[0015] 車(chē)載毫米波雷達(dá)傳感器一般基于單一的雷達(dá)探測(cè)功能，應(yīng)用于車(chē)輛防撞，而同時(shí) 能夠?qū)崿F(xiàn)探測(cè)和通信功能的毫米波傳感器，還未出現(xiàn)。本發(fā)明的傳感與通信一體復(fù)合的毫 米波傳感器，不僅實(shí)現(xiàn)探測(cè)的功能，而且實(shí)現(xiàn)毫米波無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、兼有探測(cè)和通信功能，成本低廉， 特別適用于現(xiàn)代智慧交通系統(tǒng)中的車(chē)輛防撞探測(cè)與車(chē)與車(chē)之間、車(chē)與路之間無(wú)線(xiàn)互聯(lián)等的 智能應(yīng)用。
[0017] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用的車(chē)載毫米波探 測(cè)與通信一體化傳感器：
[0018] 包括毫米波源1、功率放大器2、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3、毫米波接收天線(xiàn)4、低噪聲放大 器5、混頻器6、開(kāi)關(guān)7、探測(cè)信號(hào)處理電路8、通信信號(hào)處理電路9、調(diào)制器10、基帶11、中央控 制機(jī)構(gòu)12;
[0019] 調(diào)制器10、基帶11分別通過(guò)開(kāi)關(guān)7連接毫米波源1;
[0020] 毫米波源1、功率放大器2、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3依次相連，同時(shí)毫米波源1連接混頻器 6；
[0021] 毫米波接收天線(xiàn)4、低噪聲放大器5、混頻器6依次相連；
[0022] 分別與混頻器6連接的探測(cè)信號(hào)處理電路8、通信信號(hào)處理電路9均與中央控制機(jī) 構(gòu)12相連，同時(shí)中央控制機(jī)構(gòu)12與開(kāi)關(guān)7相連。
[0023] 調(diào)制器10、開(kāi)關(guān)7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3,組成實(shí)現(xiàn)探測(cè)功能 的毫米波傳感器的發(fā)射支路;毫米波接收天線(xiàn)4、低噪聲放大器5、混頻器6、毫米波源1、探測(cè) 信號(hào)處理電路8,組成實(shí)現(xiàn)探測(cè)功能的毫米波傳感器的接收支路;基帶11、開(kāi)關(guān)7、毫米波源 1、功率放大器2、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3，組成實(shí)現(xiàn)通信功能的毫米波傳感器的發(fā)射支路;毫米波 接收天線(xiàn)4、低噪聲放大器5、混頻器6、毫米波源1、通信信號(hào)處理電路9,組成實(shí)現(xiàn)通信功能 的毫米波傳感器的接收支路。毫米波傳感器探測(cè)與通信分時(shí)工作，二者之間不互相干擾，通 過(guò)中央控制機(jī)構(gòu)12控制開(kāi)關(guān)7在調(diào)制器10和基帶11之間的切換實(shí)現(xiàn)進(jìn)行功能切換。
[0024] 進(jìn)一步地，毫米波傳感器系統(tǒng)基于各個(gè)神化嫁功能忍片，進(jìn)行了多個(gè)功能忍片的 多忍片集成，毫米波源1與功率放大器2組成傳感器的射頻發(fā)射前端，毫米波源1、低噪聲放 大器5與混頻器6組成傳感器的射頻接收前端。
[0025] 進(jìn)一步地，混頻器6為正交混頻器，輸出正交信號(hào)。
[0026] 進(jìn)一步地，毫米波發(fā)射天線(xiàn)3、毫米波接收天線(xiàn)4與毫米波傳感器的發(fā)射前端、傳感 器的接收前端為一體化集成。探測(cè)與通信功能共用傳感器射頻發(fā)射前端、傳感器射頻接收 前端、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3和毫米波接收天線(xiàn)4。結(jié)構(gòu)更加緊湊，產(chǎn)品一致性更高，更適合大規(guī) 模生產(chǎn)。
[0027] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0028] 1、毫米波傳感器不僅可W通過(guò)毫米波雷達(dá)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛防撞，而且能夠通過(guò)毫 米波通信，實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)之間，車(chē)與路之間的無(wú)線(xiàn)互聯(lián);可W實(shí)現(xiàn)探測(cè)與通信兩種功能，是智 慧交通系統(tǒng)車(chē)載傳感器的重要手段。
[0029] 2、毫米波傳感器實(shí)現(xiàn)探測(cè)與通信功能的共用器件包括:毫米波源、功率放大器、毫 米波發(fā)射天線(xiàn)，毫米波接收天線(xiàn)、低噪聲放大器、混頻器運(yùn)些關(guān)鍵器件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)探測(cè)與通 信功能的同時(shí)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，降低了成本；
[0030] 3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，天線(xiàn)與毫米波傳感器的前端采取一體化集成。結(jié)構(gòu) 更加緊湊，產(chǎn)品一致性更高，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō) 明。
[0033] 圖1為本發(fā)明的智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用的車(chē)載毫米波探測(cè)與通信一體化傳感器。
[0034] 包括毫米波源1、功率放大器2、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3、毫米波接收天線(xiàn)4、低噪聲放大 器5、混頻器6、開(kāi)關(guān)7、探測(cè)信號(hào)處理電路8、通信信號(hào)處理電路9、調(diào)制器10、基帶11、中央控 制機(jī)構(gòu)12。
[0035] 調(diào)制器10、開(kāi)關(guān)7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3,組成實(shí)現(xiàn)探測(cè)功能 的毫米波傳感器的發(fā)射支路;毫米波接收天線(xiàn)4、低噪聲放大器5、混頻器6(正交混頻器）、毫 米波源1、探測(cè)信號(hào)處理電路8,組成實(shí)現(xiàn)探測(cè)功能的毫米波傳感器的接收支路;基帶11、開(kāi) 關(guān)7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波發(fā)射天線(xiàn)3,組成實(shí)現(xiàn)通信功能的毫米波傳感器的發(fā) 射機(jī);毫米波接收天線(xiàn)4、低噪聲放大器5、混頻器6、毫米波源1、通信信號(hào)處理電路9,組成實(shí) 現(xiàn)通信功能的毫米波傳感器的接收支路。
[0036] 毫米波傳感器系統(tǒng)基于毫米波神化嫁功能忍片，進(jìn)行了多個(gè)功能忍片的多忍片級(jí) 聯(lián)技術(shù)集成，毫米波源1與功率放大器2組成傳感器的射頻發(fā)射前端，毫米波源1、低噪聲放 大器5與混頻器6組成傳感器的射頻接收前端。毫米波發(fā)射天線(xiàn)3、毫米波接收天線(xiàn)4與毫米 波傳感器前端采取一體化集成。
[0037] 毫米波傳感器探測(cè)與通信分時(shí)工作，二者之間不互相干擾，通過(guò)中央控制機(jī)構(gòu)12 控制開(kāi)關(guān)7在調(diào)制器10和基帶11之間的切換實(shí)現(xiàn)進(jìn)行功能切換。
[0038] W上的實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能W此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡 是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范 圍之內(nèi)。本發(fā)明未設(shè)及的技術(shù)均可通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)加W實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用的車(chē)載毫米波探測(cè)與通信一體化的傳感器，其特征在于:包括毫 米波源（1)、功率放大器(2)、毫米波發(fā)射天線(xiàn)（3)、毫米波接收天線(xiàn)(4)、低噪聲放大器(5)、 混頻器（6)、開(kāi)關(guān)（7)、探測(cè)信號(hào)處理電路（8)、通信信號(hào)處理電路（9)、調(diào)制器（10)、基帶 (11)、中央控制機(jī)構(gòu)（12); 所述調(diào)制器(10)、所述基帶（11)分別通過(guò)所述開(kāi)關(guān)(7)連接所述毫米波源（1); 所述毫米波源（1)、所述功率放大器(2)、所述毫米波發(fā)射天線(xiàn)（3)依次相連，同時(shí)所述 毫米波源（1)連接所述混頻器(6); 所述毫米波接收天線(xiàn)(4)、所述低噪聲放大器(5)、所述混頻器(6)依次相連； 分別與所述混頻器(6)連接的所述探測(cè)信號(hào)處理電路（8)、所述通信信號(hào)處理電路(9) 均與所述中央控制機(jī)構(gòu)（12)相連，同時(shí)所述中央控制機(jī)構(gòu)（12)與所述開(kāi)關(guān)(7)相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:基于砷化鎵芯片，進(jìn)行多芯片集成。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于:所述毫米波源（1)與所述功率放大器(2) 組成傳感器的射頻發(fā)射前端，所述毫米波源（1)、所述低噪聲放大器(5)與所述混頻器(6)組 成傳感器的射頻接收前端;所述毫米波發(fā)射天線(xiàn)（3)、所述毫米波接收天線(xiàn)(4)與所述傳感 器的射頻發(fā)射前端、所述傳感器的射頻接收前端為一體化集成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:所述混頻器(6)為正交混頻器，輸出正交 信號(hào)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:它的探測(cè)與通信功能的切換通過(guò)所述開(kāi) 關(guān)(7)在所述調(diào)制器（10)和所述基帶（11)之間的切換實(shí)現(xiàn)，探測(cè)與通信功能共用所述傳感 器射頻發(fā)射前端、所述傳感器射頻接收前端、所述毫米波發(fā)射天線(xiàn)(3)和所述毫米波接收天 線(xiàn)⑷。
【文檔編號(hào)】G01S13/93GK106019282SQ201610299424
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】時(shí)翔, 李曉芳, 邢業(yè)新, 宋依青, 徐強(qiáng), 何松, 潘群, 朱宇光
【申請(qǐng)人】常州工學(xué)院