欢迎来到赛文交通网!

雷达技术在智能交通领域的应用 | 广域雷达技术与应用

2016-12-13

来源 : 赛文交通网

作者 :

0人评论

随着智慧交通建设的大力推进,前端数据感知是智慧交通的源泉,是大数据、云计算的数据基础。因此,实时、精准、全天候、全面感知道路交通流动及交通行为是交通感知系统追求的目标。本文主要介绍基于广域雷达的智能交通感知系统,采用微波传感器实现对于交通路况的广域感知、精准感知、多维感知及事件感知等,为信号控制系统、诱导系统、交通事件检测系统、交通安全检测及交通仿真系统提供数据支撑。

背景分析

随着城市规模的发展,机动车保有量也呈爆炸式增长,但是因为城区改造的难度较大,因此城区道路的实际增长并不能和车辆保有量的增长相匹配,这样就形成目前城市交通流几个特点:

  • 高密度车流,道路满负荷、超负荷承载,容易形成拥堵;

  • 车流速度越发缓慢,车辆间距更小;

  • 因为道路条件的限制,导致人、非机动车、机动车对于路权的争夺加剧;

  • 道路上违法驾驶、行驶的行为时有发生,容易引发事故;

  • 主干道潮汐车流的情况越发明显等;

交通信息是城市交通规划和交通管理的重要基础信息,通过获取全面的、丰富的、实时的交通信息不但可以把握城市道路的发展现状,而且可以对未来发展进行预测,为城市交通规划和交通管理部门的正确决策提供科学依据。就目前而言,采集基础交通信息和交通事件检测主要有点、线、面三大类采集方式,详细如图所示。

图1-1 交通信息采集方式展示图

纵观车辆检测设备的发展历程,不管检测器的原理和表现形式如何随着科技的发展而变化,从根本上来说,仍然遵循着一条清晰的发展道路,即从“点检测”到“线检测”、再到“面检测”。

“点检测”的典型代表有感应线圈、超声波、地磁等,点检测有着其固有的缺点,因为其检测的“传感器点位”是离散的,在横向和纵向上都不连续,那么在稍微复杂的交通流环境下就力不从心。

为了克服点检测的弱点,“线检测”出现了,所谓的线检测就是指在检测断面的横向或纵向上,检测是连续进行的。断面微波检测在检测断面的横向上是连续的,这就使得检测断面基本没有遗漏、对跨中线车辆也能较好地处理。

随着技术的进步,出现革命性进步的是基于跟踪和模式识别技术的视频数据事件检测器和广域雷达感知系统。他们的共同特点是检测的是一整个区域,在这个区域上的所有目标都在系统的跟踪和分析之下;另外除了交通流量、速度、占有率等传统信息,“面检测”设备还能提供排队长度、逆行、压线等事件检测信息。在提供的信息方面,面检测设备带来了前所未有的巨大革新和升级。

而目前在实际项目使用过程中,由于视频技术在全天候环境、抗干扰能力、系统维护和可靠性等方面存在一定的不足。而广域雷达检测精度高、提供信息丰富、系统可靠性稳定性高、抗干扰能力强、全天候工作和安装维护方便快捷,从而使得广域雷达在这个领域得到了大规模广泛的应用,并且还在不断地拓展应用之中。

二 广域雷达介绍

2.1现有雷达在智能交通中的应用分类

目前雷达在智能交通的应用主要分为三个方面:

一是传统的测速雷达,主要应用于超速抓拍等;目前面临的主要问题是在多目标状态下也无法判断具体哪辆车超速。

图2-1 测速雷达工作示意图

二是卡口触发雷达,主要用于卡口视频触发抓拍功能;因触发的判断条件是当前信号的强度,所以导致大小车触发位置不一致、漏车、二次触发等问题。

图2-2 卡口触发雷达工作示意图

三是断面微波车辆检测器,主要用于道路车辆的速度、流量和占有率的检测。该系统在低速和缓行状态下检测精度较低,并且难以真实、全面的反应道路的交通流运行状况。

图2-3 断面微波车辆检测器

2.2交通雷达的技术发展

(1)测速

测速雷达主要依据的原理是“多普勒效应”,从早期的喇叭形天线发展到现在的微带阵列天线,实现了目标取证唯一性。典型应用是机动车雷达测速仪。

(2)测距

微波测距雷达是依据调频连续波原理(FMCW Frequency Modulated Continuous Wave),从单天线发展到双天线,提高了速度检测精度,典型应用是微波车辆检测器。

(3)测速+测距+测角

为了精准的判断目标在不同状态下的位置,先进的LFMCW体制雷达,同时具备速度、距离、角度的3DHD分辨能力,实现在复杂交通流情况下对于目标的速度、位置信息的精确检测,典型应用是广域雷达微波检测器。

2.3广域雷达技术介绍

广域雷达交通路网感知系统它是基于一种大区域跟踪的检测方式:其雷达天线将雷达波以极小的周期投射在路面上,遇到物体反射回来连续回波信号,经过分析,系统就能得出准确的目标信息后开始对这些目标进行测量和跟踪,直至目标离开检测区域。准确检测道路上被跟踪物体的二维坐标、速度、大小等,并对数据进行实时处理,输出相关即时数据、统计数据和事件报警数据等。

图2-4 广域雷达感知系统工作原理示意图

广域雷达的技术原理是雷达发射锯齿波线性调频的24GHz高频雷达波,雷达波到达目标处,目标将反射雷达波,反射回来的雷达波与本地信号进行混频后得到中频信号,对中频信号进行处理和分析后,就可以得到的距离、速度、角度和能量反射值等信息。系统硬件主要由七个部分构成:射频前端、线性调频模块、中频滤波放大模块、信号采集模块、系统电源和数字信号处理器模块。

图2-5 广域雷达工作流程图

交通行为智能分析:针对中国目前复杂混合交通流条件下,建立交通行为模型算法,并能检测如拥堵、异常停车、逆向行驶、违法变道等复杂交通行为。

图2-6 广域雷达应用示意图

三 广域雷达系列产品解决方案

广域雷达在实际应用中,检测功能多样化,性能及特点明显优于其它类型车检器,其优越性主要表现在以下几个方面:

● 为现行交通管理控制提供客观评价和策略

基于现有的道路交通运行状况,结合交通信息大数据分析,客观评价道路交通建设的可延续性、实时优化交通运行的管理控制方式、科学推进交通智能化管理的创新应用,为进一步优化道路交通智能化控制、管理,保障交通安全等方面提供数据支撑。

● 为路网未来的规划设计提供数据支撑和决策依据

结合历史大数据,分析现有道路通行能力,预估未来一段时间的车流增长状况,评价现有路网设计是否合理、通行能力是否满足日益增长的车流量,为未来路网规划设计、交通运行管理控制提供数据支撑和决策依据。

● 为交通大数据应用及增值服务提供详实的基础信息

随着城市经济的发展,以及城市车辆、人口的增长,如何高效、合理的对城市进行管理成为一个新的话题。智慧城市在此背景下应运而生,其下各子系统包括智慧交通、智慧环保、智慧水资源、智慧城管、智慧管网、智慧医疗和智慧社区等也有序的开展实施,对交通等各类大数据的需求日益紧迫。

交通大数据不仅为道路交通的管理提供数据支撑,同时也与人们的日常生活紧密相联。大数据的应用可以为市民的消费、医疗、娱乐等行为提供信息交互,更好的为市民日益丰富的工作及业余生活提供服务。

图3-1 广域雷达系列产品

3.1 广域雷达路口检测产品

路口的交通信息检测在智能交通系统中占有重要的地位,是实现智能交通控制与管理的关键基础设施。准确可靠的交通流检测数据是交通控制中进行合理信号配时优化的基础。实时准确的交通流信息是预测未来道路交通状况、实现交通流诱导、避免交通阻塞、减少交通事故和提高交通运行效率的有效保障。

广域雷达可以实现路口大区域覆盖式全面交通信息检测,实时、准确、全面的为智能信号控制系统提供决策依据,实现路口的智慧化数据管理及应用。

3.1.1 Stop Bar路口单功能微波检测器

Stop Bar路口单功能微波检测器,可对路口单方向最少四车道、最多八车道的车辆进行精准的存在检测或感应检测,同时还能提供精准的单车即时速度、车辆位置信息及停止线的车流量、平均速度和占有率等交通流统计数据。主要有以下特点:

  • 实现存在检测或感应检测,替代传统线圈、地磁等检测器

  • 反映即时交通流,优化交通控制模型

  • 借杆安装,方便快捷,无需破坏路面,维护简单

  • 与主流自适应控制信号机无缝对接,优化交通控制

图3-3 Stop Bar路口单功能系统应用示意图

3.1.2 Stop+Advance路口多功能微波检测器

Stop+Advance 路口多功能检测器,能对路口横向四至八车道、纵向160米范围的大视域内车辆进行实时检测,跟踪区域内所有车辆的行为轨迹,真实量化还原道路交通状态,即时提供精准的单车速度、车辆位置和四个断面的存在信息,周期提供精准的多断面车流量、平均速度和占有率等交通流统计数据,以及输出区域内车辆总数、各车道排队长度及排队超限报警信息,为信号控制系统、交通诱导系统和交通仿真系统提供数据支撑。主要特点如下:

  • 提供精准的存在检测、感应检测、战略检测,可替代多组其他类型的检测器

  • 多达四个断面的车流量、平均速度、占有率等交通流统计数据

  • 多达64个目标的即时速度和即时位置信息,可实现实时交通仿真

  • 提供各车道排队长度数据和排队超限报警

  • 检测并输出区域内车辆总数

  • 与主流自适应控制信号机无缝对接,优化交通控制

图3-3 Stop+Advance路口多功能系统应用示意图

3.2 广域雷达路段产品

智能交通系统的建设过程中,实现交通信息的实时收集和分析是关键的一步。交通信息可大致分为两种,即静态交通信息和动态交通信息。广域雷达可以解决动态交通信息的采集,主要量化真实的反应道路的交通运行状况。

3.2.1 Forward路段单功能微波检测器

Forward 路段单功能检测器,能对路段四至十车道、纵深跟踪30-50米范围的视域内车辆进行实时检测,跟踪区域内所有车辆的行为轨迹,真实量化还原道路交通状态,提供精准的单车即时速度、车辆位置、车型信息,同时提供精准的断面车流量、平均速度和占有率等交通流统计数据,为交通诱导系统提供数据支撑。

  • 实现交通流检测,替代传统检测器

  • 反映即时交通流,优化交通诱导模型

  • 与多种主流交通诱导平台对接,提供精准的数据支撑

图3-4 Forward路段单功能检测器示意图

3.2.2 Forward+路段多功能微波检测器

Forward+路段多功能检测器,能对横向四至八车道、纵向160米范围的大视域内车辆进行实时检测,跟踪区域内所有车辆的行为轨迹,真实量化还原路况状态,提供精准的单车即时速度、车辆位置、车型信息,同时提供精准的多断面的车流量、平均速度和占有率等交通流统计数据,以及对区域内多种异常事件及时报警,为交通诱导系统和交通事件检测系统提供数据支撑。

  • 实现四个断面的交通流检测

  • 实现区域检测,准确反映路段交通流状态

  • 实现异常停车、逆向行驶、排队长度超限及超速行驶等交通事件报警

  • 与多种主流交通诱导平台对接,提供精准的数据支撑

图3-5 Forward+路段多功能检测器示意图

3.3 广域雷达卡口触发检测产品

公路车辆智能监测记录系统(卡口系统)前段采集单元的核心在于监测和记录的智能化,主要实现的功能是机动车经过检测区域,系统自动检测触发抓拍,生成记录信息。系统主要性能体现在车辆自动检测及生成信息的准确性、丰富性等。

DTAM TS广域雷达触发检测器,自动检测跟踪区域内的车辆,当车辆满足设定的触发条件是,输出信号触发高清摄像机抓拍取证,构成卡口系统前端采集单元。广域雷达触发检测器的多目标识别跟踪能力,在卡口系统中按车道提供指定位置的触发信号和精确的车辆速度,还可以按周期提供断面车流量、平均速度、占有率等交通信息,安装调试简单方便,触发位置由参数设定,无需反复调节安装角度来寻找触发位置。广域雷达触发检测器是雷达在卡口系统应用的必然发展方向。特点如下:

  • 可同时跟踪64个目标,实现多目标的跟踪识别

  • 分车道按设定距离和限速触发相机抓拍

  • 按设定距离触发,触发位置精准,±0.25米

  • 速度检测精度高,-1~0 km/h

  • 99%捕获率,无二次触发、压中线漏拍等现象

  • 真正实现逆行车辆同一位置触发抓拍,生成有效违法记录图片

  • 可输出断面车流量、平均速度、占有率等交通信息。

图3-6 卡口系统应用示意图

3.4 广域雷达交通事件检测产品

传统的事件检测系统是由视频检测完成,由于视频检测手段自身的缺陷,导致误报率高,因此许多事件检测系统的应用未达到预期的效果,而广域雷达可以为事件检测系统提供高精度的事件检测报警。

DTAM Duo广域雷达交通事件检测系统,采用多维扫描式雷达技术和先进的DSP跟踪算法,同时系统自配摄像机,全天候对大区域内的车辆进行精准感知、实时跟踪和视频监控,对多种交通异常事件进行检测和即时报警,并自动触发摄像机调整位置进行现场监控、抓拍交通事件现场图片和录像。

DTAM Duo广域雷达交通事件检测系统,结合了雷达精准事件检测和视频可视化特点,适用于高速公路、隧道、桥梁、事故多发地段等多种应用环境,是交通管理者进行道路交通事件检测和交通流量检测的最佳选择。

系统提供以下事件报警信息:

  • 排队超限报警

  • 异常停车报警

  • 逆向行驶报警

  • 压线行驶报警

  • 超速行驶报警

  • 不按规定车道行驶报警

图3-7 M+V事件检测应用效果图

结合广域雷达对交通数据的量化优势、视频监控对色彩画面的肉眼直观性展示,广域雷达可克服视频检测的固有缺陷,突破视频事件检测的传统模式,提供一个全新的交通事件检测方式。

 结语

交通信息是智慧交通的重要基础信息,传统的检测系统难以真实、直观、全天候的反映道路的交通情况。新一代广域雷达感知系统可将道路的交通情况准确、直观、全天候、真实的量化展现。该系统将成为道路上智能的“眼睛”,结合信号控制系统、城市诱导系统、仿真系统、交通安全预警及事件检测系统,可以有效地缓解交通拥堵,提高路网的通行能力,从而构建安全、高效、环保的综合交通服务体系。

文 | 南京慧尔视智能科技有限公司

网站-二维码广告图.jpg

1.7its.com 遵循行业规范,任何转载的稿件都会标注作者和来源; 2. 7its.com 的原创文章,请转载时注明文章作者和来源,不尊重原创的行为将追究责任; 3. 7its.com登载此文出于传递信息,并不意味着赞同其观点或证实其描述,文章仅供参考。
延伸阅读
李克平:公交信号优先的六个等级
刘东波:把交通信号控制系统挪到大数据平台上去
易华录冉学均:信号控制系统的智慧化之路
现金、ETC和移动支付 | 四川高速启动全省移动支付平台建设
百家争鸣 | 交通信号优化服务市场“画像”
滴滴信号灯优化的秘密 | 权威解读


微信二维码


新浪微博


交通包打听


360网站安全检测平台