智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器的制造方法

文档序号:10652812
智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化的传感器,包括毫米波源、功率放大器、毫米波发射天线、毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器、开关、探测信号处理电路、通信信号处理电路、调制器、基带、中央控制机构。本发明兼有探测和通信功能,共用毫米波源、功率放大器、毫米波发射天线,毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器等器件,使得结构简单紧凑,成本低廉,适用于现代智慧交通系统中的车辆防撞探测与车间、车路无线互联。产品一致性高,更适合大规模生产。
【专利说明】
智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器
技术领域
[0001] 本发明属于智能交通信息采集领域,特别设及一种智慧交通系统应用的车载毫米 波探测与通信一体化传感器。
【背景技术】
[0002] 从上个世纪八十年代W来,随着社会经济的发展,世界各国普遍面临着交通拥挤、 阻塞的问题,日本、美国和西欧等发达国家竞相投入大量资金和人力,开始大规模地进行道 路交通运输智能化的研究试验。起初进行道路智慧化功能和车辆智慧化的研究,称为"智慧 车辆道路系统(Intelligent Vehicle Highway SystemsJVHS)"。随着研究的不断深入,系 统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部口,发展成为带动整个道路交通运输 现代化的。智慧交通系统(Intelligent ^ansport Systems, US)"。
[0003] 智慧交通形成一个系统概念,起始于20世纪80年代,其中最具代表性的是美国智 慧车辆道路系统(IVHS,1992年)、欧洲高效安全欧洲交通计划(PR0MET肥US,1986年)、欧洲 车辆安全道路结构计划(DRIVE,1989年)日本的道路交通信息通信系统(VICS,1995年)。它 们共同的特点是:将先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技 术、自动控制理论、运筹学、人工智能等有效地综合运用于整个交通服务、管理与控制,从而 建立起来的一种大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统,W解决 日趋恶化的道路交通拥挤、交通事故和环境污染。
[0004] 美、欧、日是世界上经济发展水平最高的国家和地区,也是世界上ITS开发应用的 最好国家。从它们发展情况看,ITS的发展,已不限于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等 问题,也成为缓解能源短缺、培育新兴产业、增强国际竞争力、提升国家安全的战略措施。
[0005] 作为ITS先进传感器技术之一的微波/毫米波传感器,又被称为微波/毫米波交通 检测器,与视频检测等相区别。路口通常为多车道、并且具有多车辆、全天候的工作特性。在 道路智慧化方面,车流量检测毫米波交通雷达作为主打产品不仅逐步占据欧美市场,而且 逐步进入亚洲、中国市场;在车辆智慧化方面,防撞毫米波雷达作为主打产品在丰田、奥迪 等高档车型系列已开始列装,并逐步向中、低档车型逐渐覆盖。
[0006] 中国的ITS起步较晚,与发达国家相比还存在较大差距。1988年北京市从意大利引 进了两套电子监控设备,开创了我国城市交通领域使用电子监控设备的先河,随后上海、沈 阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统。二十世纪九 十年代中期W来,在科技部、交通部的组织下,我国交通运输界的科学家和工程技术人员开 始跟踪ITS技术,并取得了长足进步。1999年11月国家科学技术部批准成立了国家智慧交通 系统工程技术研究中屯、,在交通部、科技部的组织下,该中屯、完成了 "九五"国家重点科技攻 关项目"中国智慧交通系统体系框架"、国家基础性科研项目"中国ITS标准体系框架研究"、 交通部重点科研项目"智慧运输发展战略研究"等一批关系中国ITS发展的重点项目,为我 国顺利实施ITS打下了良好基础。
[0007] 作为ITS先进传感器技术之一的微波/毫米波传感器毫米波传感器,在车载应用中
[0009] 通常采取调频(FM)雷达体制。[000引 倍咸盤货射倍耳由用巧如下亲元;
(1)
[0010] 式中,"日一载波角频率;A O-载波角频偏;Qm-调制角频率。
[0011] 反射回波信号电压可表示如下:
[0012] (2)
[OOU]式中,T 一发射信号与反射回波信号的延迟时间。
[0014] (2)式中信号的幅度、相位、频率信息,通过信号处理与目标识别算法,可W得到车 辆的大小、距离、速度等信息,从而进行车辆防撞控制。
[0015] 车载毫米波雷达传感器一般基于单一的雷达探测功能,应用于车辆防撞,而同时 能够实现探测和通信功能的毫米波传感器,还未出现。本发明的传感与通信一体复合的毫 米波传感器,不仅实现探测的功能,而且实现毫米波无线数据传输功能。

【发明内容】

[0016] 针对上述技术问题,本发明提出一种结构简单、兼有探测和通信功能,成本低廉, 特别适用于现代智慧交通系统中的车辆防撞探测与车与车之间、车与路之间无线互联等的 智能应用。
[0017] 为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:智慧交通系统应用的车载毫米波探 测与通信一体化传感器:
[0018] 包括毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3、毫米波接收天线4、低噪声放大 器5、混频器6、开关7、探测信号处理电路8、通信信号处理电路9、调制器10、基带11、中央控 制机构12;
[0019] 调制器10、基带11分别通过开关7连接毫米波源1;
[0020] 毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3依次相连,同时毫米波源1连接混频器 6;
[0021] 毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6依次相连;
[0022] 分别与混频器6连接的探测信号处理电路8、通信信号处理电路9均与中央控制机 构12相连,同时中央控制机构12与开关7相连。
[0023] 调制器10、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3,组成实现探测功能 的毫米波传感器的发射支路;毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、探测 信号处理电路8,组成实现探测功能的毫米波传感器的接收支路;基带11、开关7、毫米波源 1、功率放大器2、毫米波发射天线3,组成实现通信功能的毫米波传感器的发射支路;毫米波 接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、通信信号处理电路9,组成实现通信功能 的毫米波传感器的接收支路。毫米波传感器探测与通信分时工作,二者之间不互相干扰,通 过中央控制机构12控制开关7在调制器10和基带11之间的切换实现进行功能切换。
[0024] 进一步地,毫米波传感器系统基于各个神化嫁功能忍片,进行了多个功能忍片的 多忍片集成,毫米波源1与功率放大器2组成传感器的射频发射前端,毫米波源1、低噪声放 大器5与混频器6组成传感器的射频接收前端。
[0025] 进一步地,混频器6为正交混频器,输出正交信号。
[0026] 进一步地,毫米波发射天线3、毫米波接收天线4与毫米波传感器的发射前端、传感 器的接收前端为一体化集成。探测与通信功能共用传感器射频发射前端、传感器射频接收 前端、毫米波发射天线3和毫米波接收天线4。结构更加紧凑,产品一致性更高,更适合大规 模生产。
[0027] 本发明具有W下有益效果:
[0028] 1、毫米波传感器不仅可W通过毫米波雷达探测,实现车辆防撞,而且能够通过毫 米波通信,实现车与车之间,车与路之间的无线互联;可W实现探测与通信两种功能,是智 慧交通系统车载传感器的重要手段。
[0029] 2、毫米波传感器实现探测与通信功能的共用器件包括:毫米波源、功率放大器、毫 米波发射天线,毫米波接收天线、低噪声放大器、混频器运些关键器件,同时实现探测与通 信功能的同时,简化了系统,降低了成本;
[0030] 3、本发明结构简单,成本低廉,天线与毫米波传感器的前端采取一体化集成。结构 更加紧凑,产品一致性更高,更适合大规模生产。
【附图说明】
[0031 ]图1为本发明实施例的传感器结构示意图。
【具体实施方式】
[0032] 为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步说 明。
[0033] 图1为本发明的智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化传感器。
[0034] 包括毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3、毫米波接收天线4、低噪声放大 器5、混频器6、开关7、探测信号处理电路8、通信信号处理电路9、调制器10、基带11、中央控 制机构12。
[0035] 调制器10、开关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3,组成实现探测功能 的毫米波传感器的发射支路;毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6(正交混频器)、毫 米波源1、探测信号处理电路8,组成实现探测功能的毫米波传感器的接收支路;基带11、开 关7、毫米波源1、功率放大器2、毫米波发射天线3,组成实现通信功能的毫米波传感器的发 射机;毫米波接收天线4、低噪声放大器5、混频器6、毫米波源1、通信信号处理电路9,组成实 现通信功能的毫米波传感器的接收支路。
[0036] 毫米波传感器系统基于毫米波神化嫁功能忍片,进行了多个功能忍片的多忍片级 联技术集成,毫米波源1与功率放大器2组成传感器的射频发射前端,毫米波源1、低噪声放 大器5与混频器6组成传感器的射频接收前端。毫米波发射天线3、毫米波接收天线4与毫米 波传感器前端采取一体化集成。
[0037] 毫米波传感器探测与通信分时工作,二者之间不互相干扰,通过中央控制机构12 控制开关7在调制器10和基带11之间的切换实现进行功能切换。
[0038] W上的实施例仅为说明本发明的技术思想,不能W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,均落入本发明保护范 围之内。本发明未设及的技术均可通过现有的技术加W实现。
【主权项】
1. 智慧交通系统应用的车载毫米波探测与通信一体化的传感器,其特征在于:包括毫 米波源(1)、功率放大器(2)、毫米波发射天线(3)、毫米波接收天线(4)、低噪声放大器(5)、 混频器(6)、开关(7)、探测信号处理电路(8)、通信信号处理电路(9)、调制器(10)、基带 (11)、中央控制机构(12); 所述调制器(10)、所述基带(11)分别通过所述开关(7)连接所述毫米波源(1); 所述毫米波源(1)、所述功率放大器(2)、所述毫米波发射天线(3)依次相连,同时所述 毫米波源(1)连接所述混频器(6); 所述毫米波接收天线(4)、所述低噪声放大器(5)、所述混频器(6)依次相连; 分别与所述混频器(6)连接的所述探测信号处理电路(8)、所述通信信号处理电路(9) 均与所述中央控制机构(12)相连,同时所述中央控制机构(12)与所述开关(7)相连。2. 根据权利要求1所述的传感器,其特征在于:基于砷化镓芯片,进行多芯片集成。3. 根据权利要求2所述的传感器,其特征在于:所述毫米波源(1)与所述功率放大器(2) 组成传感器的射频发射前端,所述毫米波源(1)、所述低噪声放大器(5)与所述混频器(6)组 成传感器的射频接收前端;所述毫米波发射天线(3)、所述毫米波接收天线(4)与所述传感 器的射频发射前端、所述传感器的射频接收前端为一体化集成。4. 根据权利要求1所述的传感器,其特征在于:所述混频器(6)为正交混频器,输出正交 信号。5. 根据权利要求1所述的传感器,其特征在于:它的探测与通信功能的切换通过所述开 关(7)在所述调制器(10)和所述基带(11)之间的切换实现,探测与通信功能共用所述传感 器射频发射前端、所述传感器射频接收前端、所述毫米波发射天线(3)和所述毫米波接收天 线⑷。
【文档编号】G01S13/93GK106019282SQ201610299424
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】时翔, 李晓芳, 邢业新, 宋依青, 徐强, 何松, 潘群, 朱宇光
【申请人】常州工学院
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