基于多普勒雷达连续波和脉冲波复合车辆检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种公路收费技术领域的车辆智能检测装置，特别是应用在收费站收费车道上进行车间距分离和人车区别的一种基于多普勒雷达连续波和脉冲波复合车辆检测装置。

背景技术：

检测车辆进入或者是离开在公路收费系统领域，主要体现在使用实体装置和虚拟装置两种方式。实体装置是通过机械的方式预埋敷设在道路中间，当车辆经过时改变装置原有的电感量，根据信号的变化来判断车辆种类，轴距，速度等参数。在收费系统中最重要的一项工作就是有效将前车与后车进行有效的分离，避免出现跟车太近而被误判为同一辆车的问题，大型货车的拖挂牵引装置距离地面比较高，实体装置很难检测到，又会被误认为是两辆车的尴尬。虚拟装置是通过使用视频摄像机对目标区域进行像素分析，当有效单元发生像素改变时，来输出信号，驱动适配器给出控制指令。但是目前这两种技术针对分离有效目标都有很大的局限性，实体装置只能检测金属类的物体，对人体不能有效检测(车道关闭时保洁人员的活动会引起系统误操作)；虚拟装置受天气和光线(太强、太弱或阴影)的影响很大。阴雨天地面反光造成的重影，以及昏暗的光线会对有效像素检测单元产生严重干扰而降低识别率。

技术实现要素：

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种利用复合微波检测与校验技术而实现的基于多普勒雷达连续波和脉冲波复合车辆检测装置。本实用新型可以适合各种复杂的天气和环境，不需对收费站周边环境进行改造和破修工作就可以轻松实现对收费车道有效检测区域进行前后车分离与人车区别的检测，从而给收费计算机系统提供有效准确的信息。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型包括一号多普勒雷达连续波发射天线、一号多普勒雷达连续波接收天线、二号多普勒雷达连续波发射天线、二号多普勒雷达连续波接收天线、一号多普勒雷达连续波信号放大单元、二号多普勒雷达连续波信号放大单元、比较器、过滤器、次序逻辑顺序判断单元、中央处理器atmel的at91f40162处理器单元、dc-dc电源、rs485通讯单元、电源指示灯、一号接收指示灯、二号接收指示灯、电源防雷模块、防水接头和母线排，一号多普勒雷达连续波发射天线、一号多普勒雷达连续波接收天线、二号多普勒雷达脉冲波发射天线、二号多普勒雷达脉冲波接收天线、一号多普勒雷达连续波信号放大单元、二号多普勒雷达连续波信号放大单元、比较器、过滤器布置在装置上部，次序逻辑顺序判断单元、中央处理器atmel的at91f40162处理器单元、dc-dc电源、rs485通讯单元、电源指示灯、一号接收指示灯、二号接收指示灯、电源防雷模块、防水接头布置在装置下部，在装置上部和装置下部的边缘均布置母线排，装置上部和装置下部层叠安装。

四副天线成“器”字型分布，上下两个为一对，上面的天线向外辐射连续的微波束，下面的天线接收微波，然后形成特征二位分布驻波图，左右两对的发射频率互有差分。当发射出去的波在规定时间内被反射后接收，认为是有效数据，大于这个时间接收到的被过滤；在一个采样周期内，左右两副天线各自收到的反射波时间有先后顺序，根据顺序判断是否输出为有效数据，顺序为先左后右为进入检测区域的有效数据，当先右后左为走出检测区域的无效数据，有效数据触发系统的处理，无效数据则丢弃处理。系统通过校验特征二维分布驻波图，用以区分是车辆还是人在运动。

实施本实用新型具有以下有益效果：本实用新型设计合理，结构简单；性能稳定，安全可靠，能快速有效地检测待检区域内人员的活动轨迹；克服了实体线圈和视频虚拟线圈存在缺陷的问题，可以达到99％以上的检测精准度；安装方便，便于调试；成本低，具有很高的推广价值。

附图说明

图1为本实用新型内部布局上半部分示意图；

图2为本实用新型内部布局下半部分示意图；

图3为本实用新型工作原理示意图；

图4为本实用新型多普勒雷达连续波部模块结构示意图；

图5为本实用新型多普勒雷达脉冲波部模块结构示意图；

图6为本实用新型现场安装示意图；

附图1和附图2中的标号分别为：1、一号多普勒雷达连续波发射天线，2、一号多普勒雷达连续波接收天线，3、二号多普勒雷达脉冲波发射天线，4、二号多普勒雷达脉冲波接收天线，5、一号多普勒雷达连续波信号放大单元，6、二号多普勒雷达脉冲波信号放大单元，7、比较器，8、过滤器，9、次序逻辑顺序判断单元，10、中央处理器atmel的at91f40162处理器单元，11、dc-dc电源，12、rs485通讯单元，13、电源指示灯，14、一号接收指示灯，15、二号接收指示灯，16、防雷模块，17、防水接头，18、母线排。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实用新型的实施例如图1至图3所示，本实用新型包括一号多普勒雷达连续波发射天线1、一号多普勒雷达连续波接收天线2、二号多普勒雷达脉冲波发射天线3、二号多普勒雷达脉冲波接收天线4、一号多普勒雷达连续波信号放大单元5、二号多普勒雷达脉冲波放大单元6、比较器7、过滤器8、次序逻辑顺序判断单元9、中央处理器atmel的at91f40162处理器单元10、dc-dc电源11、rs485通讯单元12、电源指示灯13、一号接收指示灯14、二号接收指示灯15、电源防雷模块16、防水接头17和母线排18。

在本实用新型的实施过程中，一号多普勒雷达连续波发射天线1按照规定角度向前方辐射微波(2.4ghz)，向前传播的过程中遇到障碍物后部分能量被反射回来，一号多普勒雷达连续波接收天线2收到反射信号，通过一号多普勒雷达连续波信号放大单元5放大后，送入比较器7进行比对，按照系统设定的有效时间，大于设定时间的反射信号被认为是超出检测区域的信号，经过过滤器8计算给与过滤剔除。同时二号多普勒雷达连续波发射天线3按照规定角度向前方辐射微波(5.8ghz)，向前传播的过程中遇到障碍物后部分能量被反射回来，二号多普勒雷达连续波接收天线4收到反射信号，通过二号多普勒雷达连续波信号放大单元6放大后，送入比较器7进行比对，按照系统设定的有效时间，大于设定时间的反射信号被认为是超出检测区域的信号，经过过滤器8计算给与过滤剔除。两个信号再发送给次序逻辑顺序判断单元9进行判断目标的运动方向，先一后二的且反射接收时间最接近的信号为有效车辆信号，出现一次检空后就认为是车辆隔离信号。

在本实用新型的实施过程中，信号最后经过中央处理器atmel的at91f40162处理器单元处理后，在dc-dc电源11、电源指示灯13、一号接收指示灯14、二号接收指示灯15、电源防雷模块16、防水接头17和母线排18等部件配合下最终通过rs485通讯单元12，把控制指令发送给收费系统，作为收费的依据。

图4和图5为本实用新型实施例多普勒雷达连续波部模块和脉冲波部模块的结构示意图。多普勒雷达连续波模块，用于发送雷达连续波信号，根据雷达连续波回波信号的变化获取被检测区域是否有车辆的进入和离开的实时状态，并发送至arm综合处理单元。多普勒雷达脉冲波模块，用于在arm综合处理单元的控制下，发送雷达脉冲波信号，根据雷达脉冲波回波信号的变化获取被检测区域是否有物体的进入和离开的实时状态，且判断信号强度，并发送给atmel的at91f40162处理器单元。atmel的at91f40162处理器单元10，用于控制多普勒雷达连续波采集单元模块发送雷达信号，从多普勒雷达连续波采集单元模块中获取检测区域内的实时检测结果，当检测结果有变化时启动多普勒雷达脉冲波模块，根据两种不同的检测模块得到的检测结果进行综合判断检测区域内有没进入车辆。

如果雷达连续波检测结果显示检测区域内没有车辆状态的变化，且是无车状态。则控制连续波雷达采集当前的连续波返回信号，利用当前的连续波信号对检测区域的连续波基准值进行更替。以补偿被检测区域周围的微波反射环境变化对被检测区域内的雷达连续波基准值带来的影响。

如果雷达连续波检测结果显示检测区域内没有车辆状态的变化，且是有车状态。则不进行雷达脉冲波基准值的更替操作。不更新发送的检测区域内的车辆变化状态。

如果雷达连续波检测结果显示检测区域内有车辆进入或者离开，则控制雷达脉冲波模块对被检测区域内进行发送雷达脉冲波信号，通过返回的信号当前的脉冲波基准值进行对比，判断被检测区域内车辆的有无状态。即脉冲波检测结果作为二次判断该检测区域内是否有车进入或者是离开。

atmel的at91f40162处理器单元综合处理单元通过rs485通讯单元向外输出被检测区域的当前车辆的有无状态

本实用新型在被检测区域侧方同时设置多普勒雷达连续波波检测单元和多普勒雷达脉冲波采集单元，该区域的检测方式包括如下步骤：

第一，系统上电并将被检测区域的当前无车状态初始化为无车辆存在。

第二，atmel的at91f40162处理器单元控制多普勒雷达连续波检测模块发送多普勒雷达连续波，多普勒雷达连续波模块根据回波信号的变化取得被检测区域是否有车辆进入或者离开的实时检测结果。并将该实时检测结果发送至atmel的at91f40162处理器单元10；如果实时检测结果显示被检测区域内没有车辆进入或者是离开，则执行步骤三，否则，执行步骤五。

第三，atmel的at91f40162处理器单元取得的被检测区域内的车辆存在或者是离开状态，若挡车检测区域车辆状态为存在，则直接将当前检测区域内的车辆存在状态通过继电器开关量模块发送到外部。返回步骤二继续检测；若当前车辆为车辆离开状态，则执行步骤四。

第四，atmel的at91f40162处理器单元结合多普勒雷达脉冲波采集模块进行脉冲波基准值的校正。用来补偿被检测区域内周围各种环境变化对被检测区域脉冲波的基准值带来的干扰。具体为atmel的at91f40162处理器单元10发送复位指令至雷达脉冲波采集单元，雷达脉冲波采集单元启动并采集当前脉冲波返回的信号，利用当前的雷达脉冲波信号对检测区域的脉冲波基准值进行更新。

第五，atmel的at91f40162处理器单元启动脉冲波采集单元对被检测区域进行脉冲波信号采集，通过与当前脉冲波信号基准值进行对比，判断被检测区域内车辆的存在或者是离开状态，即脉冲检测的结果，利用脉冲检测的结果对被检测区域内的当前车辆进入或者离开状态进行更新，并通过rs485通讯单元12输出给外部。返回步骤二继续检测。

多普勒雷达脉冲波模块的基准值更新方法为：atmel的at91f40162处理器单元发送更新指令到多普勒雷达脉冲波采集单元，多普勒雷达脉冲波采集单元启动采集当前脉冲波返回信号，且将采集到的信号做滤波处理，利用滤波处理后的脉冲波信号对被检测的脉冲波基准值进行更新替换。

以上方法采用两种不同的多普勒雷达波，解决了多普勒雷达连续波对于在检测区域内一直有车存在造成的误检，多普勒雷达脉冲波对于检测区域过小，实时性差，存在盲区的漏检。结合多普勒雷达连续波实时性好等优点，同时也结合了多普勒雷达脉冲波受外部环境干扰小检测精度高的有点，且多普勒雷达连续波与多普勒雷达脉冲波不存在相互干扰情况。

图6为本实用新型现场安装示意图，可以按照此图进行设备安装。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。