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车流量检测雷达中信号处理电路的研究

车流量检测雷达中信号处理电路的研究

作者：陈良章中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）

学位级别：硕士

随着经济的发展,交通量的急剧增长加剧了交通拥挤与阻塞的严重程度,建立智能交通系统已经成为社会的急切需求。道路交通信息采集作为输入信息来源应用于智能交通系统中,担负着提供准确可靠信息源以使整个智能交通系统得以顺利准确运行... 详细信息

随着经济的发展,交通量的急剧增长加剧了交通拥挤与阻塞的严重程度,建立智能交通系统已经成为社会的急切需求。道路交通信息采集作为输入信息来源应用于智能交通系统中,担负着提供准确可靠信息源以使整个智能交通系统得以顺利准确运行的重任。本文希望可以通过对车流量检测雷达电路方面的一系列软硬件的研究,解决实际应用中的各种关键问题,开发出精度高、稳定性好以及全天候的实用化的车流量检测器,以满足智能交通发展的需求。我们研制的车流量信息检测雷达系统分为雷达前端、中频电路板、数字电路板、计算机操作界面等部分。本文主要围绕中频电路板和数字电路板的设计、调试、实现等方面进行展开。结合微波车流量检测雷达的应用背景,本文首先阐述智能交通系统,及微波车流量检测雷达在智能交通中的应用,介绍了智能交通系统中路面信息采集各种不同方式的优缺点,提出微波车流量检测雷达系统进行路面信息采集的优越性和必要性,说明了本文的选题背景及主要研究内容。针对微波车流量检测雷达的具体应用需要,在提出车流量检测雷达的工作原理,阐述微波车流量检测雷达的系统构成和整体框架结构之后,本文分别从数字电路板硬件设计与实现、系统软件及驱动设计与实现和中频电路板的设计与实现三个方面进行阐述。数字电路板作为系统的核心部件,负责整个软件算法和通讯等功能的实现,它的功能要求与稳定性至关重要。本文首先对雷达数字板的总体结构设计进行了论述,并对数字板的核心部件DSP TMS320VC5502进行了简要的介绍。接着,本文从信号调理和A/D采样、三角波产生、外部存储接口、实时时钟、通讯接口、电源及复位电路等数字板的6大部分分别进行了详细的论述,最后对硬件电路中的抗干扰设计进行了简要的论述。通过实际的应用,数字板的功能性和稳定性满足实际应用的需要。数字电路板硬件为系统的实现提供了一个平台,而软件则具体实现了系统的功能。本文首先通过对雷达软件的整体架构进行论述,使后继的驱动代码编写有一个提纲。然后,分别对信号采集、频谱分析、EMIF接口设计等低层驱动进行了详细的论述。底层驱动软件的编写为顶层算法和数字信号处理软件提供了针对于硬件电路的函数,实际应用已经对相关代码进行了验证。由于系统射频前端输出的中频信号的信号幅度很弱,而且存在非常明显的三角波泄露,如果直接将这样的信号输送给后继数字信号处理单元,在现有的A/D采样率、采样精度和DSP的处理能力的前提下,无法获得较准确的车流量信息。系统通过中频电路板实现对信号的放大和滤波等作用。本文最后给出了我们在外场试验的测试数据,和误差分析。从测试数据来看,我们的车流量检测雷达的稳定性和测量车流量的准确性基本达到了实际应用的需要。

关键词：智能交通系统车流量检测雷达数字信号处理中频滤波数字雷达技术

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基于DSP的车流量检测雷达的信号处理研究

现代雷达 2005年第11期27卷 27-30页

作者：蒋铁珍吴凯孙晓玮中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

智能交通系统中,车流量检测雷达射频前端和数字信号处理器的信号处理算法是影响车流量检测雷达性能指标的两个重要方面。文中从车流量检测雷达实时性出发,简要介绍了基于DSP技术的车流量检测雷达的系统设计,同时给出车流量检测雷达DSP... 详细信息

智能交通系统中,车流量检测雷达射频前端和数字信号处理器的信号处理算法是影响车流量检测雷达性能指标的两个重要方面。文中从车流量检测雷达实时性出发,简要介绍了基于DSP技术的车流量检测雷达的系统设计,同时给出车流量检测雷达DSP软件算法的完整设计思想,并具体解决了车流量检测雷达中车道识别这个关键问题,实现了车流量检测功能。最后还给出本课题组研制的车流量检测雷达的测试平台和测试性能指标,达到了实际使用的要求。

关键词：智能交通系统车流量检测雷达数字信号处理DSP 车道识别

基于DSP的数字车流量检测雷达关键技术研究

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基于DSP的数字车流量检测雷达关键技术研究

作者：郑纯中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）

学位级别：硕士

随着智能交通系统在城市交通建设中的迅速发展,系统中的各个环节发生着越来越紧密的联系,所采用的技术也在不断更新,向着更准更快更兼容的方向进一步的拓展。作为智能交通系统中不可或缺的一环-车流量检测系统,也经历了由最初的单一的... 详细信息

随着智能交通系统在城市交通建设中的迅速发展,系统中的各个环节发生着越来越紧密的联系,所采用的技术也在不断更新,向着更准更快更兼容的方向进一步的拓展。作为智能交通系统中不可或缺的一环-车流量检测系统,也经历了由最初的单一的接触式测量方式到互相辅助的混合型非接触测量方式转化等一系列的变化。作为一种典型的非接触式测量器,微波车流量检测雷达具有优良的特性,使用方式简便,其应用前景十分广阔。本文以调频连续波体制下的雷达工作原理以及微波车流量检测雷达各项功能的应用为背景,以第一代微波车流量检测雷达功能框架为基础,通过对数字雷达技术的硬件和软件的多角度深入研究设计和改进,实现一个准确度高,功能多样化,可扩展可持续发展的全天候产业化流量检测系统,并解决各种从科研产品过渡到工业产品时所面临的问题,为系统产业化打下良好基础,满足其嵌入更广大的智能交通系统所需要的各种要求。本文首先介绍了雷达的工作原理,并对不同的雷达工作体制的原理以及应用作了简单的介绍。详细介绍了如何根据实际系统的要求提出车流量检测雷达系统的性能技术参数化要求以及该检测系统的实际工作体制和工作频段等各项指标。为了使整个车流量检测系统使用更加方便,符合小型化的要求,大量数字化技术的运用仍是十分理想的选择。但是在基于ARM的第一代车流量检测雷达中,其信号处理部分比较繁琐,采用了ARM,DSP,FPGA等多种器件,数字板体积大,不利于与雷达前端结合,没有充分利用器件的功能。本文针对系统的实际要求,基于DSP芯片实现雷达信号处理部分所需的全部功能,详细介绍了DSP芯片的使用开发方案,提出了硬件及其驱动软件的设计方法。另一方面,车流量检测系统的信号处理算法部分的设计也是保证系统精确度的重要因素。本文首先介绍了系统的原始算法结构,然后将整个算法分割为若干模块,针对这些不同模块提出了各种算法改进方案。首先提出了提高信号采集模块性能的若干算法改进,比如如何优化选择系统的采样频率以及归一化频谱变换在DSP中的必要性和应用方法;接下来基于现有的目标判定模块提出多次判定检测法,以便在系统零信号出现时,最大程度保证系统检测概率的准确度。最后阐述了一种能有效提高雷达测量精度的背景功率谱识别方法,提出并实现了该算法在DSP中运行的方案,详细论述它是如何有效的提高了系统的检测精度。此方法已经在车流量检测雷达中得到了应用,实验效果明显。在大量的实地外场实验和各种可靠性测试后得到了很多有效的实验数据。实验结果较好的证明了该系统的可行性和优良性,同时通过对数据的分析和评测,也发现了系统的一些问题,综合实验数据和测试过程中遇到的各种问题,本文首先提出了基于现有芯片的几个改进方案,使用不需要CPU干涉的DMA方式产生雷达调治信号以及利用不同的实时时钟中断方式来满足系统信息传输模块的需求,另外还介绍了一种标准的Modbus通信协议来提高串口传输数据的稳定性和准确性。然后从更换更有效的DSP芯片TMS320VC5502的角度出发,将两款芯片进行了性能上的对比以及相应的驱动更改方案,针对在新芯片的各项功能在重构该系统提出了驱动设计的主体框架结构。

关键词：车流量检测雷达数字雷达技术多次判定检测法背景功率谱识别

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小波变换在车流量检测雷达信号去噪中的应用

计算机测量与控制 2008年第4期16卷 564-566页

作者：薛伟陈良章孙晓玮中国科学院上海微系统与信息技术研究所

分析了车流量检测雷达中频信号的特点,探讨了小波变换在中频信号去噪中的应用;分别采用小波变换阈值法、平移不变量法和小波变换模极大值法对中频信号进行了去噪处理并对这三种方法的去噪性能进行了分析;实验结果表明,三种方法均能有效... 详细信息

分析了车流量检测雷达中频信号的特点,探讨了小波变换在中频信号去噪中的应用;分别采用小波变换阈值法、平移不变量法和小波变换模极大值法对中频信号进行了去噪处理并对这三种方法的去噪性能进行了分析;实验结果表明,三种方法均能有效的抑制噪声,其中小波阈值法去噪效果较好,计算速度很快;平移不变量法去噪效果略优于小波阈值法,但计算速度较慢,模极大值法虽然取得了最好的去噪效果,但计算速度很慢;综合而言,小波变换阈值法最具实用价值。

关键词：小波变换去噪车流量检测雷达

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数字雷达技术在车流量检测雷达中的应用

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第1期 0160-0163页

作者：周红丽刘章科威达科技集团股份有限公司山东济宁272000

随着城市化发展步伐的不断推进,再加上社会经济的高速发展,使得城市交通越来越紧张,在这种情况下智能交通系统成为城市规划的重要内容之一,同时车流量检测器也发生了巨大变化,原来的车流量检测器是混合型非接触式线圈的,现在的车流量检... 详细信息

随着城市化发展步伐的不断推进,再加上社会经济的高速发展,使得城市交通越来越紧张,在这种情况下智能交通系统成为城市规划的重要内容之一,同时车流量检测器也发生了巨大变化,原来的车流量检测器是混合型非接触式线圈的,现在的车流量检测器则是单一性接触式线圈这种类型,而数字雷达技术在车流量检测雷达中应用,能够有效的作用于智能交通系统之中,及时有效的对路面信息进行获取,从长远发展的视角来看极具前景。

关键词：数字雷达技术车流量检测雷达应用

Wigner-Hough变换在车流量检测雷达信号处理中的应用

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数据采集与处理 2008年第4期23卷 471-475页

作者：薛伟孙晓玮余稳中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 中国科学院研究生院北京100049

在车流量检测雷达中,由于受噪声和干扰的影响,中频信号实际是非平稳的,在频域内很难准确地估计目标参数。本文通过分析目标信号、干扰信号和噪声在Wigner时频平面的分布特性,提出了利用Wigner-Hough变换来估计目标参数的方法;文中同时... 详细信息

在车流量检测雷达中,由于受噪声和干扰的影响,中频信号实际是非平稳的,在频域内很难准确地估计目标参数。本文通过分析目标信号、干扰信号和噪声在Wigner时频平面的分布特性,提出了利用Wigner-Hough变换来估计目标参数的方法;文中同时讨论了Wigner-Hough变换的实现问题。实验结果表明,该方法在车辆目标判断方面具有较好的性能。

关键词：时频分析 Wigner—Hough变换车流量检测雷达

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交通运输与建筑工程

电子科技文摘 2006年第4期 192-195页

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基于正斜率增益放大的新型中频放大电路

雷达科学与技术 2012年第1期10卷 112-116页

作者：彭龙胡进峰电子科技大学电子工程学院四川成都611731

在目前车流量雷达的中频电路设计中,基本上是采用同增益放大电路来放大中频信号,导致中频输出信号和中频输入信号的动态范围相同。由于受限于后端的信号处理能力,所以能够检测到的中频输入信号的动态范围较小,探测距离有限,使得车流量... 详细信息

在目前车流量雷达的中频电路设计中,基本上是采用同增益放大电路来放大中频信号,导致中频输出信号和中频输入信号的动态范围相同。由于受限于后端的信号处理能力,所以能够检测到的中频输入信号的动态范围较小,探测距离有限,使得车流量雷达通常只能同时检测4车道。针对该问题,提出采用正斜率增益放大电路来放大中频信号,可有效地减小中频电路输出信号的动态范围,便于后端的信号处理,能够检测的中频输入信号的动态范围也就比以前更大,从而有效提高了探测距离,使得车流量雷达能够同时检测8车道。实测结果证明了所提正斜率增益放大电路的有效性。

关键词：智能交通系统车流量检测雷达正斜率增益放大中频滤波

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