專利名稱：一種車輛測速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及測速技木，尤其是車輛測速技木。
技術(shù)背景 目前，在國內(nèi)外全部進口和國產(chǎn)各型雷達里，普遍存在對ー些大型車輛或小型貨車進行速度測量時，瞬間產(chǎn)生I倍或1/2倍速度值的問題，我們稱之為倍頻現(xiàn)象，這個現(xiàn)象導致交通警察在進行交通執(zhí)法時產(chǎn)生執(zhí)法爭議，如處理不好將直接降低交警部門執(zhí)法的公信力，嚴重的會引起警民糾紛，破壞社會和諧和穩(wěn)定。目前，基本是靠交警在執(zhí)法過程中人エ篩選來把關(guān)，人工剔除明顯偏差的違法車輛，如抓拍到的大貨車的行駛速度為120 160千米/小時，増大了交警的工作量和把關(guān)難度。我們知道，雷達測速的原理是依據(jù)多普勒原理來測速的，雷達發(fā)射一固定頻率的無線電波，當該電波遇到運動物體后會反射回來部分電波，該電波的頻率會產(chǎn)生一定的變化，且該變化大小正比于物體運動速度，這個變化的頻率，我們稱之為多普勒頻移，當雷達工作頻率為24. 150GHZ時，運動物體一公里時速的變化會產(chǎn)生44. 7HZ的頻率變化，我們測出該頻率大小，也就可以得出運動物體速度。通過長期觀察研究和實際測試，現(xiàn)有技術(shù)中的測速裝置產(chǎn)生上述問題的主要原因有兩點首先因為在微波發(fā)射和接收混頻階段，由于殘波抑制不良導致二次諧波信號過強，后面信號處理電路無法識別和分清主波和諧波，導致測量誤差頻發(fā)，特別在ー些國產(chǎn)測速雷達中，由于高頻處理技術(shù)和エ藝的局限，該問題比較明顯。其次，是在信號處理階段，由于警用雷達的發(fā)射功率和雷達天線體積的限制，雷達要兼顧遠目標和小目標檢測的需要，一般會保持信號系統(tǒng)較高的増益，當大型車或小貨車離測速雷達很近時，由于車輛反射信號過強及不規(guī)則性，在信號處理系統(tǒng)中，信號產(chǎn)生畸變和失真，導致嚴重的二次諧波等諧波干擾，直接導致測量過程的失誤，當二次諧波是上倍頻時，由于頻率増加一倍，我們依據(jù)頻率大小得出的車輛速度正好大一倍，當是下倍頻時，由于頻率減小I倍，我們得出的車輛速度正好小一倍。這個原因是大部分特別是進ロ雷達產(chǎn)生倍頻現(xiàn)象的主要原因。對于第一個原因，可以通過仔細調(diào)整微波高頻部分工作參數(shù)和電路性能來解決，而且該二次諧波的干擾，一般容易捕獲，因此比較容易解決。對于第二個原因，絕大部分公司由于其雷達中信號放大、信號A/D采集、信號FFT變換等是幾個獨立的電路，一般都是通過調(diào)整信號FFT數(shù)字濾波電平即雷達測量靈敏度來實現(xiàn)的，當靈敏度比較高時，系統(tǒng)對小信號能夠檢測出，也就實現(xiàn)了對小目標和遠目標的檢測，但是當某些原因?qū)е绿卮笮盘栠M入?yún)?，就會產(chǎn)生信號畸變和失真，如靈敏度過低，雷達漏檢率會升高，其他廠家一般都是提供軟件給用戶，由用戶根據(jù)使用實際環(huán)境和需要現(xiàn)場設(shè)定雷達工作靈敏度，部分廠家可能是在信號放大環(huán)節(jié)増加AGC模擬信號増益自動控制電路來處理該問題，由于一般模擬電路的AGC調(diào)節(jié)范圍有限，很難從根本上杜絕該問題的發(fā)生。[0008]現(xiàn)有技術(shù)中尤以劉鄒的名稱為“基于DSP的測速雷達數(shù)據(jù)采集和處理”(CNKI-中國優(yōu)秀碩士學論文全文數(shù)據(jù)庫-學位年度2008，網(wǎng)絡(luò)版投稿時間2009-02-07，《江南大學碩士學位論文》)一文對雷達測速的工作原理、數(shù)據(jù)采集和處理作出了相關(guān)介紹，文中“第三章雷達數(shù)據(jù)采集和處理”中的“3. I測速雷達控制器”(P15)明確記載了以下技術(shù)內(nèi)容“測速雷達控制器采集單元對雷達的兩路通道信號進行快速同步的采集，采集得到的雷達數(shù)據(jù)在中央處理單元經(jīng)過一系列有效的算法計算處理得到需要的目標數(shù)據(jù)”，同時同頁的最后一段進ー步說明“雷達控制器需要控制兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換通道對雷達信號進行同步的高速采集，采集到的數(shù)據(jù)由中央處理單元作相應(yīng)的噪音處理、頻率變換分析、數(shù)據(jù)相關(guān)等算法的處理，得到檢測目標的頻譜，一-”。上述論文公開的技術(shù)方案與其它現(xiàn)有技術(shù)具體使用的雷達測速裝置基本一致，在AD采集前沒有對信號的飽和失真做處理，只是采用固定的信號增益對信號進行放大，當雷達反射信號過強導致信號飽和失真產(chǎn)生信號畸變時，系統(tǒng)則只能接受并進行處理，系統(tǒng)不具備調(diào)節(jié)能力，當然處理結(jié)果中倍頻現(xiàn)象依然存在。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供ー種車輛測速裝置，有效解決倍頻現(xiàn)象確保誤測、漏測現(xiàn)象的不發(fā)生。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案ー種車輛測速裝置，其特征在于兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器分別接受前端雷達高頻微波部分輸出與車輛速度對應(yīng)的車輛多普勒頻率信號I和Q，數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器的輸出端接系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元的A/D采集端ロ ADO、ADl，兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器的端ロ線與系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元的控制端ロ相連，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元得到的車輛速度信息通過端ロ 32輸出；數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器輸出至系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元的A/D采集端ロ AD0、ADl的信號按如下方式提供，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元首先通過控制端ロ輸出控制信號控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器采用最大放大系數(shù)進行放大，并通過A/D采集端ロ ADO、ADl進行一次采樣和A/D轉(zhuǎn)換，并對采集的信號進行數(shù)字濾波，若A/D采集端ロ AD0、AD1采樣值大于閾值，則系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元判定信號過強發(fā)生削波失真，通過控制端ロ輸出控制信號控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器降低放大倍數(shù)再次進行放大直至調(diào)節(jié)到無失真的信號電壓為止，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元對該信號進行處理。本實用新型中的系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元采用最佳信號完成A/D轉(zhuǎn)換和FFT分析計算，該方法既保證了遠距離小目標的探測和發(fā)現(xiàn)，又確保大目標近距離的不失真采樣，用戶不需要手動設(shè)定任何參數(shù)，系統(tǒng)自動完成最佳信號的處理。從根本上杜絕了車輛速度的不正常倍頻現(xiàn)象。

圖I是本實用新型的原理框圖。
具體實施方式
[0016]測速雷達主要是為了對交通超速違法行為提供抓拍觸發(fā)信號，由于攝像機拍攝距離的限制，一般提供60米以內(nèi)的測速抓拍信號，也就是說我們雷達的測速工作范圍主要在1-60米范圍內(nèi)，按照電波在自由空間損耗計算，車輛反射信號(忽略車輛反射面大小)I米和60米信號相差35. 5OTB，考慮大小車反射面大小對信號強度的影響。車輛測速裝置包括兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20分別接受前端雷達高頻微波部分輸出與車輛速度對應(yīng)的車輛多普勒頻率信號I和Q，數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20的輸出端接系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元30的A/D采集端ロ AD0、AD1，兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20的端ロ線11、21與系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元30的控制端ロ 31相連，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30得到的車輛速度信息通過端ロ 32輸出； 數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20輸出至系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30的A/D采集端ロ ADO、ADl的信號按如下方式提供，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30首先通過控制端ロ31輸出控制信號控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20采用最大放大系數(shù)進行放大，并通過A/D采集端ロ AD0、AD1進行一次采樣和A/D轉(zhuǎn)換，若A/D采集端ロ AD0、AD1采樣值大于閾值，則系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30判定信號過強發(fā)生失真，通過控制端ロ 31輸出控制信號控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20降低放大倍數(shù)3DB，再次進行放大直至調(diào)節(jié)到無失真的信號電壓為止，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30對該信號進行處理。所述的兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20采用4根端ロ線11、21與系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元30的控制端ロ 31相連。所述的閾值設(shè)定為30000，放大倍數(shù)分16級，每級相差3DB、共48DB。本實用新型采用數(shù)字控制的自動信號放大電路，并采用模擬信號放大環(huán)節(jié)的數(shù)字閉環(huán)控制調(diào)節(jié)增益的方法，徹底解決了速度值的倍頻問題，設(shè)計増益調(diào)節(jié)范圍為48DB，完全覆蓋雷達測速范圍內(nèi)信號的變化幅度，無論信號最強還是最弱，雷達都能提供給內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換電路最佳信號電平，確保信號的永不失真放大和采樣。以下結(jié)合圖I詳細說明本實用新型的工作原理。前端雷達高頻微波部分輸出與車輛速度對應(yīng)的車輛多普勒頻率信號I和Q，I、Q相位相差90度，幅值相差小于6DB，分別進入2個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20，數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20的輸出進入系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元30的A/D采集端ロ AD0、AD1，同時數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20采用4根端ロ線11、21即4位ニ進制端口和系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30的控制端ロ 31相連，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30得到的車輛速度等信息通過端ロ 32輸出。系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元30的有效工作電壓為3. 3V，采集端ロADO、ADl的A/D采樣最大不失真電壓范圍應(yīng)小于3. 3V，將數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20的輸出端12、22的輸出電壓即系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元30的輸入端ロ ADO、ADl的輸入電壓控制在3. OV以內(nèi)，由于A/D采樣采用15位ニ進制轉(zhuǎn)換方式(3. 3V=2的15次方=32768)，將采樣有效不失真電壓控制值設(shè)為30000 (〈32768)。雷達開始工作時，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元30首先通過控制端ロ 31控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20采用最大放大系數(shù)進行放大，并通過端ロ ADO、ADl進行一次采樣和A/D轉(zhuǎn)換，當發(fā)現(xiàn)端ロ ADO、ADl采樣值大于30000時，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30認為信號過強發(fā)生失真，通過其控制端ロ 31自動降低數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器10、20的放大倍數(shù)3DB (調(diào)節(jié)范圍是2的4次方3DB，即16級，共48DB)，再次采樣分析，直到調(diào)節(jié)到合適的信號電壓為止，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元30采用最佳信號完成A/D轉(zhuǎn)換和FFT分析計算，該方法既保證了遠距離小目標的探測和發(fā)現(xiàn)，又確保大目標近距離的不失真采樣，用戶不需要手動設(shè)定任何參數(shù)，系統(tǒng)自動完成最佳信號的處理。從根本上杜絕了車輛速度的不正常倍頻現(xiàn)象。 控制流程可以理解為數(shù)據(jù)采樣A得到結(jié)果，B判斷采樣值是否超出有效范圍，如沒有超出，則進行數(shù)字信號的傅里葉變換，得到車輛速度的多普勒頻率值，再換算成對應(yīng)的速度值輸出，如是超出采樣有效值范圍，則本次采樣無效，調(diào)節(jié)放大器増益，再次重復采樣判斷，直到滿足采樣條件為止。由于每次采樣和判斷調(diào) 節(jié)時間很快(小于500微秒)，車輛在雷達測量夾角內(nèi)存在的時間大于30毫秒，雷達系統(tǒng)不會因此漏測通過的車輛。
權(quán)利要求1.ー種車輛測速裝置，其特征在干 兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器(10、20)分別接受前端雷達高頻微波部分輸出與車輛速度對應(yīng)的車輛多普勒頻率信號I和Q，數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器(10、20)的輸出端接系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元(30)的A/D采集端ロ ADO、AD1，兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器(10、20)的端ロ線(11、21)與系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元(30 )的控制端ロ( 31)相連，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元(30)得到的車輛速度信息通過端ロ(32)輸出； 數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器(10、20)輸出至系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元(30)的A/D采集端ロ AD0、AD1的信號按如下方式提供，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元(30)首先通過控制端ロ(31)輸出控制信號控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器(10、20)采用最大放大系數(shù)進行放大，并通過A/D采集端ロ AD0、AD1進行一次采樣和A/D轉(zhuǎn)換，并對采集信號進行數(shù)字濾波，若A/D采集端ロ AD0、AD1采樣值大于預先設(shè)定的閾值，則系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制単元(30)判定信號過強發(fā)生削波失真，通過控制端ロ(31)輸出控制信號控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器(10、20)降低放大倍數(shù)再次進行放大直至調(diào)節(jié)到無失真的信號電壓為止，系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元(30)對該不失真信號進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛測速裝置，其特征在于所述的兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器(10、20 )采用4根端ロ線(11、21)與系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元(30 )的控制端ロ( 31)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛測速裝置，其特征在于所述的閾值設(shè)定為30000，放大倍數(shù)分16級，每級相差3DB、共48DB。
專利摘要一種車輛測速裝置，包括兩個數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器、系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元的A/D采集端口AD0、AD1、系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元。通過控制端口輸出控制信號控制數(shù)字可調(diào)節(jié)控制放大器采用最大放大系數(shù)進行放大，并通過A/D采集端口AD0、AD1進行一次采樣和A/D轉(zhuǎn)換，并對采集的信號進行數(shù)字濾波，最后系統(tǒng)數(shù)字信號處理控制單元對該信號進行處理。本實用新型既保證了遠距離小目標的探測和發(fā)現(xiàn)，又確保大目標近距離的不失真采樣，用戶不需要手動設(shè)定任何參數(shù)，系統(tǒng)自動完成最佳信號的處理，從根本上杜絕了車輛速度的不正常倍頻現(xiàn)象。
文檔編號G01S13/92GK202433523SQ20112047453
公開日2012年9月12日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者金慶江 申請人:金慶江