微波雷達智能交通應用技術詳細介紹

三、目前流行的微波交通信息檢測技術

微波交通信息檢測技術的發展已有十多年歷史，最早是采用單波束側向安裝體制，近年又開發出了雙波束側向安裝體制雷達和單波束正向安裝體制雷達，隨著科技的發展，最近出現了雙波束、雙體制正向安裝雷達。它們之間的比較如下表所示。

單波束側向
雙波束側向
單波束正向
單波束正向
雙波束雙體制正向

檢測體制
FMCW
FMCW
Doppler
FMCW
FMCW+Doppler

波束數量
1
2
1
1
2

安裝方式
路側立桿
路側立桿
道路上方
道路上方
道路上方

檢測車道數**
1~10
1~10
1~12
1~12
1~12

車流量準確度
較高，擁堵時準確率下降（下降程度視算法而定，不同廠家產品相差很大）。
如果同時檢測10車道，則1、10車道準確率下降
高，擁堵時準確率下降（下降程度視算法而定，不同廠家產品相差很大）。
如果同時檢測10車道，則1、10車道準確率下降
>10km/h極高
低速時檢測誤差變大

如果同時檢測12車道，準確率不變
高
擁堵時準確率幾乎不受影響
如果同時檢測12車道，準確率不變
極高
擁堵時準確率幾乎不受影響

如果同時檢測12車道，準確率不變

速度準確度
低
高
極高
高
極高

車型分類（按長度）、占有率、車頭時距
不準
較準確
>10km/h極準
低速時不準
>10km/h極準
低速時不準
>10km/h極準
低速時準確率有所下降

首次安裝成本
低
低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低
高，如果利用已有車道上方支架、隧道頂則成本極低

維護成本
低
低
低
低
低

** 正向安裝類型雷達一般采用一個數據處理單元同時處理1~12個雷達收發（T/R）前端的方式，即每個車道上方安放一個T/R單元，所產生的IF信號傳回到道路側面的控制盒進行集中處理，這樣配置靈活，將極大地節省成本，同時維護也要簡單得多。

1、 單波束側向技術

“單波束側向”是指檢測雷達發射出單一微波束，檢測裝置安裝于道路側面立桿上的交通信息檢測雷達。該裝置在所需檢測的多車道道路斷面上投下橢圓形的“微波陰影”區域，利用微波FMCW原理對各車道車輛進行檢測。

該類雷達的主要優點是安裝維護方便（不需要中斷交通和破壞路面）、能同時檢測多達10個車道的車流量信息、道路暢通時準確率很高，擁堵時的檢測準確性就要看雷達內部的檢測算法的合理性了，不同廠家的產品差別會很大。缺點是其他交通信息參數（如速度、占有率等）均不準確，只能用于參考，并且同時測10車道時，最外側的2個車道車流量準確率會下降。這些缺點是其檢測原理的必然結果。

對于側向安裝的雷達，只能檢測出車輛進入和離開雷達投射在路面的“微波陰影”區域的時刻，而該時刻與所設定的檢測閾值關系極大。要理解該檢測閾值或者說是檢測靈明度，先得了解一下有關微波信號處理的內容。常規的處理過程是，雷達回波信號經混頻產生中頻時域信號，該信號經過數字信號處理單元的FFT（快速富利葉變換）后變成頻域信號（即頻譜），從前面關于FMCW的原理可以知道，不同車道由于距雷達距離不同而使得回波信號的頻率不同，因此一個車道對應于該中頻信號頻譜的某一頻段內，有車存在時的回波信號強度明顯大于無車時的強度，因此根據該頻段內的信號強度的變化就可以知道該頻段所對應的車道內是否有車輛。所謂的檢測閾值或者說是檢測靈明度就是這樣一個設定的值，當頻譜強度高于該值時就認為有車存在，否則就認為沒有車。提高該值就會少檢測，降低該值就會多檢測，這也就是檢測靈明度的由來。而車輛的進入和離開監測區域時刻是以頻譜強度是否超過檢測閾值而定的，顯然這兩個時刻均受檢測閾值的極大影響。由于同時檢測多車道，各車道之間一定存在相互干擾，為避免干擾就得調整相應的檢測靈明度，這樣車輛通過時間就必然無法準確檢測。