高精度窄波测速雷达在智能交通的应用

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随着在智能交通领域,窄波测速雷达得到了越来越广泛的采用。雷达以其安装维护简单方便、测速精度高、抗干扰性强,以及不受恶劣气候影响等特点,在各种公路违章抓拍系统和治安卡口系统中有着良好的表现,得到了业主和工程商的认可与好评,逐步成为卡口系统中测速设备的首选方案。

但是,随着雷达产品的广泛应用,雷达产品的某些不足也显现出来。主要反映在:抓拍率低;抓拍位置不固定--大车触发位置明显偏后,经常拍不到司机的人脸;而小型车辆又前冲。调试繁琐,很难调整到所需要的测速和触发位置。

高精度窄波测速雷达在智能交通的应用

雷达测速传感器

新型"高精度定位"雷达,可以较好地解决上述问题,达到:

1.99%以上的抓拍率;

2.所有车辆的触发位置范围控制在+0.5米内;

3.可通过参数设定精确触发位置,避免现场调试;

通过高精度定位雷达的采用,可以大幅提升治安卡口系统的抓拍率,同时照片质量也更高。便于夜间闪光灯补光范围控制,更有利于车牌的识别,使车辆捕获和执法证据的有效率大幅提高。工程现场只要简单安装和设置,不用对雷达触发位置进行复杂调试。

本文将简要介绍上述新型高精度定位雷达的功能、特点,以及在智能交通行业的应用。


一、微波测速雷达的工作原理

微波测速雷达是根据多普勒频移的原理设计的,故也叫多普勒雷达。其工作原理可表述为:雷达主要是利用多普勒频率变化技术(多普勒频移)来测量移动物体的速度,即雷达向道路上发射一束固定频率的无线电波,再接收反射回来的无线电波,如果遇到移动物体(如机动车辆),则回波的频率与发射波的频率会出现差值,称为多普勒频移,如图1所示。

高精度窄波测速雷达在智能交通的应用

图1多普勒效应示意图

目前,窄波束雷达成为主要应用方式,在每条车道上单独设置一台雷达,雷达的波束只覆盖该条车道,对邻近车道无影响。相邻车道的车辆分别由各自车道的雷达测速,有效解决了多车相邻行驶的各车独立测速问题,如图2所示。实际现场应用,如图3所示。

高精度窄波测速雷达在智能交通的应用

图2窄波束雷达示意图

高精度窄波测速雷达在智能交通的应用

图3测速/卡口系统前端设备

该方案已经采用多年,安装、维护成本低,测速精准,不受恶劣气候影响,这些都是使用雷达测速的优势。但是由于当前技术有限,雷达产品的劣势也愈发明显:

1.抓拍率低

市场上雷达产品的抓拍率普遍在85%~95%之间。雷达抓拍率低的原因是多方面的,最主要的原因有三条:一、雷达窄波控制得不好,波束比较发散,导致车辆前后车距较近的时候,无法区分后车,即所谓的"连车"。二、雷达信号处理做的不好,使某些车型未被雷达有效捕捉。三、雷达触发位置不准确,有些车辆的触发位置未能全部在照片视野内,导致废片,从而降低了抓拍率。

因此,要全面提升抓拍率,必须在这三个方面都做到最好,才能将抓拍率提升到接近100%。

2.抓拍位置不固定

车辆型号不同,车辆的大小和形状也不尽相同。现有的窄波测速雷达是靠回波的强度这个唯一的指标来判断触发条件的。大车的反射面大,回波强,刚进入雷达波束范围回波就达到了设定的触发值,往往触发位置过远,车辆未全部进入照片视野范围,无法拍到人脸,达不到治安卡口的要求。而小车反射面小,往往距离很近时才能达到回波的设定强度,有时造成冲车,不能抓拍到车牌。

3.调试繁琐

现有的窄波测速雷达无法设置触发位置,只能靠对安装角度的微调,让雷达波束的"中心位置"对准触发区域。但在雷达波束范围内,大小车触发位置并不一致,使得这种微调变得非常的困难和繁琐,同时还牵动相机、闪光灯的角度也要随之变动。繁琐的调试、测试,造成反复的封路和工程车反复起降,浪费大量时间和人力。

高精度窄波测速雷达在智能交通的应用

卡口测速拍照系统


二、新型高精度定位雷达的优势及特点

高精度定位雷达,在软件和硬件上都做了重新设计和优化,从根本上解决了以往雷达产品存在的不足。

1.提高触发位置准确性

高触发位置准确性是测速雷达专用DSP软件算法最能体现实用性和适应性的一个问题。它直接反应在效果方面上就是与雷达相连接的抓拍机拍出照片的效果。在理想的情况下,同一种车辆同样的行驶会在同一个位置触发,但是如果车辆具有多样性,行驶具有复杂性就会使触发的效果不统一。提高触发位置准确性就是要根据不同的情况,不同的路段,不同的行驶,不同的车辆种类等等,将雷达触发抓拍机拍照的时间,正好产生在合适的位置上,最终使抓拍效果达到最好。

构架设计中,有专业设计的窄波束雷达技术,可精确定位车辆位置,保证摄像系统有效获得车辆图像信息。这是雷达的一项重要特征,从微波天线的方向来看是窄波束促使雷达更为准确的触发。在软件方面,也需要提高触发位置的准确性,根据原理来看,当车辆驶入照射区域与天线发出的微波接触,回波幅度就会明显上升。所以从算法方面,一定将车辆驶入照射区的具体位置和回波幅度对应起来。并且要适应各种形式情况和车辆的复杂性。

总而言之,提高触发位置准确性是因测速雷达专用DSP软件算法更加精准和稳定。

2.提高车辆分辨率(抓拍率)

提高车辆分辨率是测速雷达专用DSP软件算法的一个重点分支。它在实际应用中,是提高触发算法的抓拍效果的重要问题。总体上看可分为两大部分,车的种类和车的行驶多样性。在现实的道路情况,不同的地段会出现堵车或者拥挤的现象,所以对于连续行驶的车辆要和单独的情况也就是理论分析的情况相比较,做出算法的适应能力提高,适应多种行驶的情况。而以往的雷达在道路拥堵时由于分辨率不够会造成抓拍率大幅下降。车的种类也是一个影响触发算法效果的一个方面,所以提高车辆分辨率也涵盖了种类的区分。现有的车型从体积来看,有大车、小车、长车、短车等;从种类可以分为货车、轿车、SUV、公交等等。

提高车辆分辨率的研发,是对测速雷达专用DSP软件算法的一种层次提高。它符合算法的基本框架,更适应了实际道路状况的需求,对整个系统也是一个优化和精进。


三、新型高精度定位雷达在智能交通行业的应用

新型高精度雷达的特点:

1.99%以上的抓拍率

以往的雷达产品,既要求抓拍率高,又要触发位置的一致性,很难兼顾,且由于车辆信号的复杂性,抓拍率很难提高。新型高精度定位雷达采用新的技术,抓拍率轻易达到99%以上,真正达到公安部卡口的指标要求。

高精度定位测速雷达还具有双向触发(抓拍逆行车辆)、头尾触发、车辆计数、车长信息等实用功能。优化的系统设计和处理方法使得高精度定位测速雷达具有最佳的低速性能并可适用于连车和拥堵路况。

2.18米-28米范围内可设定精确触发位置

高精度定位测速雷达依据多普勒原理设计实现,能精确实时测量目标车辆的速度,同时通过实时探测目标车辆的位置信息,能给抓拍相机提供精确的触发信号,使得不同速度、不同大小的车辆在相同的位置触发抓拍图像。这样,对镜头的景深要求降低,车牌清晰度高,车牌的大小比较一致,使车牌识别可在画面小范围内快速高效搜索,极大地有利于车牌识别。

3.所有车辆触发位置在+0.5米内

新型高精度定位雷达由于采用新的技术实现精度定位,车辆触发位置不再飘忽不定,相关参数和雷达关系明确,安装人员只需根据现场要求设置好安装高度和抓拍距离两个参数,并手册上查表确定雷达倾角即可一次性安装完成并保证触发抓拍的效果,无需再像以往一样需根据试用情况再二次甚至多次调整安装角度,完全解决了调试繁琐的难题。

新型高精度雷达的研制,彻底解决了老款雷达的不足。在实际的项目应用中,新型高精度雷达的抓拍率达到99%,并且完全解决了提前触发和冲车的现象,使违法车辆捕获和执法证据的有效率大幅提高。如图5所示,为新型高精度雷达在实际场景的应用。

高精度窄波测速雷达在智能交通的应用

图5高精度雷达实际应用场景图

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