一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)及感知方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)及感知方法，其利用無(wú)人機(jī)空地信道探測(cè)方法，通過(guò)布置于無(wú)人機(jī)探測(cè)器底部的收發(fā)天線陣列，進(jìn)行高速公路多車(chē)道、多車(chē)輛實(shí)時(shí)掃描探測(cè)，根據(jù)對(duì)空地移動(dòng)信道變化特性的分析，實(shí)時(shí)獲取移動(dòng)信道的多維參數(shù)，精確估計(jì)高速公路上移動(dòng)車(chē)輛的位置、速度及車(chē)輛類(lèi)型。本發(fā)明突破傳統(tǒng)基于紅外、視頻等傳感器進(jìn)行車(chē)輛感知的局限性，利用先進(jìn)的空地移動(dòng)信道探測(cè)與車(chē)輛感知技術(shù)，提高了智能交通系統(tǒng)應(yīng)用中的全天候車(chē)輛感知能力，可應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)空中管制、高速公路交通疏導(dǎo)、災(zāi)后交通指揮控制、軍事演習(xí)空中監(jiān)控等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)及感知方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能交通系統(tǒng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，涉及一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]交通系統(tǒng)是一個(gè)典型的復(fù)雜系統(tǒng)，依靠傳統(tǒng)的交通管理方式，單從道路和車(chē)輛的角度考慮，很難解決近年來(lái)不斷惡化的交通擁堵、事故頻發(fā)、環(huán)境污染等問(wèn)題?；诳盏?、車(chē)車(chē)、車(chē)路等信息的交互構(gòu)建立體協(xié)同的智能交通系統(tǒng)，對(duì)提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的效率和安全性，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展具有十分重要的意義。車(chē)聯(lián)網(wǎng)分布式協(xié)同技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際智能交通領(lǐng)域的前沿技術(shù)和研究熱點(diǎn)，是未來(lái)中國(guó)能否形成智能交通產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，對(duì)實(shí)現(xiàn)城市交通現(xiàn)代化管理，創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的交通環(huán)境，具有重要意義。
[0003]其中，無(wú)人機(jī)在城市交通管理領(lǐng)域有著實(shí)際需求和重大意義，肩負(fù)著智能交通系統(tǒng)空中管制的重任。目前，我國(guó)大中型城市普遍存在道路擁堵和交通管理不善的問(wèn)題。無(wú)人機(jī)參與城市交通管理能夠發(fā)揮自己的專(zhuān)長(zhǎng)和優(yōu)勢(shì)，協(xié)助解決大中城市交通頑疾，不僅可以從宏觀上確保城市交通發(fā)展規(guī)劃落實(shí)，而且可以從微觀上進(jìn)行路況監(jiān)視、交通流調(diào)控，構(gòu)建空地立體交管，確保交通暢通，應(yīng)對(duì)突發(fā)交通事件，實(shí)施緊急救援。使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行交通監(jiān)控、實(shí)時(shí)交通信息的采集和發(fā)布具有很大潛力。
[0004]目前，交通監(jiān)控?zé)o人機(jī)主要以旋翼式為主，其能懸停于空中某一位置，方便采集各類(lèi)交通數(shù)據(jù)?？盏匾曨l交通監(jiān)控已廣泛應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，其核心在于使用安裝在無(wú)人機(jī)等浮空平臺(tái)上的攝像機(jī)感知交通場(chǎng)景，通過(guò)視頻圖像分析，檢測(cè)出地面運(yùn)動(dòng)車(chē)輛等交通對(duì)象，并估計(jì)它們的運(yùn)動(dòng)狀況，從而達(dá)到智能化道路交通管理、減少交通事故的目的。但由于視頻監(jiān)控易受到天氣(如霧霾)、環(huán)境(如夜晚)等外界因素的干擾，很難完成全天候、惡劣環(huán)境下的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有智能交通系統(tǒng)協(xié)作形式簡(jiǎn)單，交通管制智能化程度弱，視頻感知易受外界因素干擾等問(wèn)題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)；
[0006]本發(fā)明的第二目的在于還提供一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知方法。
[0007]本發(fā)明提供的方案利用先進(jìn)的空地移動(dòng)信道探測(cè)與車(chē)輛感知技術(shù)，提高了智能交通系統(tǒng)應(yīng)用中的全天候、惡劣環(huán)境下的車(chē)輛感知能力。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0009]一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，所述感知系統(tǒng)利用無(wú)人機(jī)空地信道探測(cè)方法，通過(guò)布置于無(wú)人機(jī)探測(cè)器底部的收發(fā)天線陣列，進(jìn)行高速公路多車(chē)道、多車(chē)輛實(shí)時(shí)掃描探測(cè)，根據(jù)對(duì)空地移動(dòng)信道變化特性的分析，實(shí)時(shí)獲取移動(dòng)信道的多維參數(shù)，并以此精確估計(jì)高速公路上移動(dòng)車(chē)輛的交通信息。
[0010]在感知系統(tǒng)的優(yōu)選方案中，所述感知系統(tǒng)包括:
[0011]SIMO (單輸入多輸出)分集天線陣列，所述SMO分集天線陣列布置于無(wú)人機(jī)探測(cè)器底部，對(duì)地輻射一組探測(cè)信號(hào)，并收集多組來(lái)自高速公路車(chē)輛的回波信號(hào)，用于空地信道數(shù)據(jù)分析與目標(biāo)感知；
[0012]SDR (軟件無(wú)線電)發(fā)射機(jī)模塊，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊與SIMO分集天線陣列和多核SOC (片上系統(tǒng))并行處理模塊數(shù)據(jù)相接,所述SDR發(fā)射機(jī)模塊接收多核SOC并行處理模塊產(chǎn)生的探測(cè)信號(hào)源，對(duì)其進(jìn)行處理并傳至SMO分集天線陣列；
[0013]SDR接收機(jī)模塊，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊與SMO分集天線陣列和多核SOC并行處理模塊數(shù)據(jù)相接，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊通過(guò)多通道并行采集SIMO分集天線陣列收集的多組回波信號(hào)，并將采集的多通道數(shù)據(jù)傳至多核SOC并行處理模塊；
[0014]多核SOC并行處理模塊，所述多核SOC并行處理模塊通過(guò)多核控制進(jìn)行多信道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)并行處理，完成信道特征參數(shù)的提取和分析，且并行產(chǎn)生感知結(jié)果。
[0015]進(jìn)一步的，所述SMO分集天線陣列由一組發(fā)射天線和四組接收天線采用分集線陣結(jié)構(gòu)形成。
[0016]進(jìn)一步的，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊包括載波調(diào)制模塊、功率放大器、帶通濾波器，所述載波調(diào)制模塊對(duì)接受到的信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)傳至功率放大器，所述功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行增益輸出，并傳至帶通濾波器，所述帶通濾波器對(duì)增益后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，并將濾波后的信號(hào)傳至SIMO分集天線陣列。
[0017]進(jìn)一步的，所述SDR接收機(jī)模塊包括射頻前端、采集模塊和預(yù)處理模塊，所述射頻前端由多組接收單元組成，每組接收單元作為一接收信道分別與SIMO分集天線陣列和采集模塊數(shù)據(jù)相接，完成多通道信道數(shù)據(jù)的并行接收；所述采集模塊利用并行高速采樣及緩存機(jī)制對(duì)射頻前端接收的多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集；所述預(yù)處理模塊分別與射頻前端和采集模塊數(shù)據(jù)相接，分別對(duì)采集前的射頻前端接收的中頻數(shù)據(jù)和采集后的采集模塊采集的信道矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳至多核SOC并行處理模塊。
[0018]再進(jìn)一步的，所述射頻前端中的每組接收單元由帶通濾波器、低噪聲放大器、載波調(diào)制模塊、中頻放大器、低通濾波器依次連接組成，所述帶通濾波器的輸入端作為接收單元的輸入端連接SIMO分集天線陣列，低通濾波器的輸出端作為接收單元的輸出端連接采集模塊。
[0019]再進(jìn)一步的，所述采集模塊包括多通道高速AD (模數(shù))變換模塊、高速緩存模塊、高速采集模塊，所述多通道高速AD變換模塊的多個(gè)接受端口對(duì)應(yīng)連接射頻前端中的多組接收單元，進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)的并行高速AD轉(zhuǎn)換，并將并行AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸入高速緩存模塊進(jìn)行高速緩存，所述高速采集模塊對(duì)高速緩存模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)并行采集，得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)。
[0020]進(jìn)一步的，所述多核SOC并行處理模塊利用FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列)作為多核SOC處理平臺(tái)，內(nèi)嵌多個(gè)ARM微處理器核，集成DSP (數(shù)字信號(hào)處理)資源模塊和可編程邏輯資源模塊，并以嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為SOC管理架構(gòu)；所述嵌入式Linux操作系統(tǒng)通過(guò)多核SOC全并行機(jī)制，管理多個(gè)ARM微處理器核從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)并行操作。[0021]作為本發(fā)明的第二目的，一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知方法，其包括如下步驟:
[0022](I)從空中對(duì)地輻射一組探測(cè)信號(hào)，高速公路車(chē)輛在進(jìn)入該組探測(cè)信號(hào)的探測(cè)范圍后將產(chǎn)生多組回波信號(hào)；
[0023](2)通過(guò)多組通道并行采集來(lái)自高速公路車(chē)輛的多組回波信號(hào)，采集得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)；
[0024](3)通過(guò)多核SOC并行處理模塊對(duì)采集到的多通道信道矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)并行處理，完成信道特征參數(shù)提取、DOA (波達(dá)方向)算法、分集算法及聯(lián)合功率譜的計(jì)算；
[0025](4)多核SOC并行處理模塊并行產(chǎn)生感知結(jié)果，輸出時(shí)延功率譜、Doppler (多普勒)功率譜、角度功率譜及聯(lián)合功率譜，由功率譜分布情況，對(duì)高速公路的行駛車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)目標(biāo)認(rèn)知，對(duì)認(rèn)知結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
[0026]在感知方法的優(yōu)選方案中，所述感知方法中還包括將步驟(4)中空地信道分析結(jié)果及目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于磁盤(pán)陣列的高速存儲(chǔ)，同時(shí)，將目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和輻射探測(cè)信號(hào)的GPS (全球定位系統(tǒng))數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳給地面監(jiān)控中心，由分布式服務(wù)器進(jìn)行地理坐標(biāo)配準(zhǔn)及目標(biāo)車(chē)輛的進(jìn)一步識(shí)別統(tǒng)計(jì)的步驟。
[0027]進(jìn)一步的，所述步驟(2)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
[0028]首先，由多核SOC并行處理模塊利用SDR技術(shù)產(chǎn)生可配置探測(cè)信號(hào)源，由SOC可編程邏輯生成PN (偽隨機(jī)序列)基帶信號(hào)，該基帶信號(hào)輸入SDR發(fā)射機(jī)模塊中；
[0029]接著，SDR發(fā)射機(jī)根據(jù)初始化的參數(shù)對(duì)該基帶信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理形成對(duì)應(yīng)的探測(cè)信號(hào)，并通過(guò)SIMO分集天線陣列中的一組發(fā)送天線對(duì)地發(fā)射探測(cè)信號(hào)；
[0030]最后，同時(shí)開(kāi)啟SDR接收機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)四個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用并行高速采樣及緩存機(jī)制，對(duì)多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集，得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)。
[0031]進(jìn)一步的，所述步驟(3)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:在多核SOC并行處理模塊中，首先由嵌入式Linux系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，完成數(shù)據(jù)在多核處理器系統(tǒng)和可編程邏輯單元之間的傳送，將預(yù)處理后的多通道數(shù)據(jù)，經(jīng)由ARM核通過(guò)互連加速通道，送給可編程邏輯單元的DSP模塊進(jìn)行處理，完成對(duì)信道特征參數(shù)提取、DOA算法、分集算法及聯(lián)合功率譜生成等任務(wù)；
[0032]最后，將處理后的結(jié)果，交由FPGA的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算模塊進(jìn)行目標(biāo)特征的提取，存儲(chǔ)最終結(jié)果。
[0033]本發(fā)明突破傳統(tǒng)基于紅外、視頻等傳感器進(jìn)行車(chē)輛感知的局限性，利用先進(jìn)的空地移動(dòng)信道探測(cè)與車(chē)輛感知技術(shù)，提高了智能交通系統(tǒng)應(yīng)用中的全天候、惡劣環(huán)境下的車(chē)輛感知能力?？蓱?yīng)用于智能交通系統(tǒng)空中管制、高速公路交通疏導(dǎo)、災(zāi)后交通指揮控制、軍事演習(xí)空中監(jiān)控等領(lǐng)域。
[0034]由于采用了上述方案，本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，具有以下特點(diǎn):
[0035]1、空地信道探測(cè)，構(gòu)建多維立體空間掃描，實(shí)現(xiàn)全局交通感知。
[0036]2、分集特征提取，構(gòu)建高精度參數(shù)化測(cè)試，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)目標(biāo)感知。
[0037]3、并行處理技術(shù)，構(gòu)建高效空地信道分析，實(shí)現(xiàn)全天候精感知。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。[0039]圖1是空地信道探測(cè)的基本原理圖；
[0040]圖2是本發(fā)明中基于空地信道探測(cè)技術(shù)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)的組成架構(gòu)圖；
[0041]圖3是本發(fā)明中高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)工作流程圖；
[0042]圖4是本發(fā)明中空地信道數(shù)據(jù)預(yù)處理算法實(shí)施流程。
【具體實(shí)施方式】
[0043]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0044]利用無(wú)人機(jī)空地信道探測(cè)技術(shù)對(duì)高速公路車(chē)輛進(jìn)行感知的基本原理示意如圖1所示，由機(jī)載空地信道探測(cè)器向高速公路路面發(fā)射射頻探測(cè)信號(hào)，形成一定的探測(cè)區(qū)域；當(dāng)移動(dòng)車(chē)輛駛?cè)胩綔y(cè)區(qū)域時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的信號(hào)回波。
[0045]由機(jī)載探測(cè)器上的多通道接收天線陣列對(duì)移動(dòng)車(chē)輛產(chǎn)生的信號(hào)回波進(jìn)行感知，具體可采用SIMO分集探測(cè)模式，這樣能更加精確地對(duì)移動(dòng)車(chē)輛的回波信號(hào)進(jìn)行合成與重建；采集到的信號(hào)經(jīng)由機(jī)載探測(cè)器中的多核SOC并行處理模塊，完成空地信道的矢量數(shù)據(jù)處理與分析，獲取空時(shí)頻聯(lián)合功率譜，由聯(lián)合功率譜分布特征對(duì)移動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別和感知。
[0046]參見(jiàn)圖2，其所示為基于上述原理形成的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)組成架構(gòu)圖。由于可知，整個(gè)高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)主要包括SMO分集天線陣列100、SDR發(fā)射機(jī)模塊200、SDR接收機(jī)模塊300、多核SOC并行處理模塊400這四個(gè)部分。
[0047]其中，SMO分集天線陣列100，布置于無(wú)人機(jī)探測(cè)器底部，對(duì)地輻射一組探測(cè)信號(hào)，并收集多組來(lái)自高速公路車(chē)輛的回波信號(hào)，用于空地信道數(shù)據(jù)分析與目標(biāo)感知。
[0048]具體的,該SIMO分集天線陣列100由一組發(fā)射天線101和四組接收天線收102采用分集線陣結(jié)構(gòu)組成，這樣能有效提高信道多徑的分析能力。一組發(fā)射天線101用于對(duì)地發(fā)射探測(cè)信號(hào)，四組接收天線收102用于收集來(lái)自高速公路車(chē)輛的回波信號(hào)，以便實(shí)現(xiàn)后續(xù)的多通道并行數(shù)據(jù)的采集。
[0049]SDR發(fā)射機(jī)模塊200，其輸入端與多核SOC并行處理模塊400的信號(hào)輸出端數(shù)據(jù)相接，其輸出端與SIMO分集天線陣列100中的發(fā)射天線101相接，該SDR發(fā)射機(jī)模塊200用于接收多核SOC并行處理模塊400產(chǎn)生的探測(cè)信號(hào)源，對(duì)其進(jìn)行處理并傳至SMO分集天線陣列。
[0050]具體的，SDR發(fā)射機(jī)模塊200包括載波調(diào)制模塊201、功率放大器202、帶通濾波器203，載波調(diào)制模塊201的輸入端作為整個(gè)SDR發(fā)射機(jī)模塊200的信號(hào)輸入端，連接至多核SOC并行處理模塊400的信號(hào)輸出端，其輸出端連接至功率放大器202的輸入端，功率放大器202的輸出端連接至帶通濾波器203輸入端，帶通濾波器203的輸出端作為整個(gè)SDR發(fā)射機(jī)模塊200的信號(hào)輸出端連接至SMO分集天線陣列100中的發(fā)射天線101。
[0051]由此形成的SDR發(fā)射機(jī)模塊200在通過(guò)SMO分集天線陣列100中發(fā)射天線101向地面輻射探測(cè)信號(hào)時(shí)，首先多核SOC并行處理模塊400利用SDR技術(shù)產(chǎn)生可配置探測(cè)信號(hào)源，由SOC可編程邏輯生成PN基帶信號(hào)，該基帶信號(hào)輸入SDR發(fā)射機(jī)模塊200中的載波調(diào)制模塊201，進(jìn)行載波調(diào)制，經(jīng)調(diào)制的信號(hào)再輸入至功率放大器202，進(jìn)行增益放大，增益后信號(hào)由功率放大器202輸出至帶通濾波器203，進(jìn)行濾波處理，濾波后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)BPF(帶通濾波器)由SMO分集天線陣列100中的發(fā)射天線101對(duì)地輻射探測(cè)信號(hào)。[0052]SDR接收機(jī)模塊300，該模塊的輸入端與SMO分集天線陣列中的四組接收天線收102數(shù)據(jù)相接，其輸出端與多核SOC并行處理模塊400的信號(hào)輸入端數(shù)據(jù)相接。SDR接收機(jī)模塊300通過(guò)多通道并行采集SMO分集天線陣列中四組接收天線收102收集的多組回波信號(hào)，并將采集的多通道數(shù)據(jù)傳至多核SOC并行處理模塊400。
[0053]具體的，所述SDR接收機(jī)模塊300主要包括射頻前端301、采集模塊302和預(yù)處理系統(tǒng)303。
[0054]射頻前端301其主要用于完成多組信號(hào)的并行接收，并依次完成信號(hào)的濾波、變頻、放大等處理環(huán)節(jié)。該射頻前端301由四組接收單元3011組成,但接收單元3011的數(shù)目并不限于此，其具體的數(shù)目與SMO分集天線陣列中接收天線收102的數(shù)目相對(duì)應(yīng)。每組接收單元3011作為一接收信道分別與SMO分集天線陣列一組接收天線收102和采集模塊302數(shù)據(jù)相接，完成多通道信道數(shù)據(jù)的并行接收。
[0055]如圖2所示，每組接收單元3011主要由帶通濾波器3011a、低噪聲放大器3011b、載波調(diào)制模塊3011c、中頻放大器3011d、低通濾波器3011e依次連接組成，且?guī)V波器3011a的輸入端作為接收單元的輸入端對(duì)應(yīng)連接SMO分集天線陣列中一組接收天線收102，低通濾波器3011e的輸出端作為接收單元的輸出端連接采集模塊302。
[0056]由此形成接收單元3011在接收信號(hào)時(shí)，首先由帶通濾波器301 Ia對(duì)其連接的SMO分集天線陣列中的接收天線收102接收的回波信號(hào)進(jìn)行濾波處理，將濾波后的信號(hào)送至低噪聲放大器3011b，由低噪聲放大器3011b對(duì)信號(hào)進(jìn)行低噪放大，并放大后的信號(hào)送至載波調(diào)制模塊3011c中進(jìn)行調(diào)頻處理，并經(jīng)載波調(diào)制模塊3011c變頻后的信號(hào)送至中頻放大器3011d，由中頻放大器3011d對(duì)信號(hào)再次進(jìn)行增益放大，此處的中頻放大器3011d采用兩級(jí)中頻放大為采集模塊提供足夠的增益保證；放大后的信號(hào)送至低通濾波器3011e進(jìn)行濾波形成對(duì)應(yīng)的通信信道數(shù)據(jù)，送至采集模塊302。
[0057]這樣構(gòu)成的射頻前端301通過(guò)四組接收單元3011的同時(shí)操作，能夠同時(shí)完成四個(gè)通道信道數(shù)據(jù)的并行接收。
[0058]采集模塊302，其利用并行高速采樣及緩存機(jī)制對(duì)射頻前端接收的多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集，得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)。
[0059]具體的，該采集模塊302包括多通道高速AD變換模塊302a、高速緩存模塊302b、高速采集模塊302c。多通道高速AD變換模塊302a作為采集模塊302的數(shù)據(jù)采集端，其具有四個(gè)數(shù)據(jù)接收端口 CH1-CH4，這四個(gè)數(shù)據(jù)接收端口 CH1-CH4分別與射頻前端301中四組接收單元3011的低通濾波器3011e的輸出端相接，以并行接收四個(gè)通道信道數(shù)據(jù)；多通道高速AD變換模塊302a對(duì)接收到的四個(gè)通道信道數(shù)據(jù)進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)的并行高速AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)數(shù)據(jù)傳至高速緩存模塊302b。
[0060]高速緩存模塊302b，對(duì)多通道高速AD變換模塊302a轉(zhuǎn)換后的四個(gè)通道信道數(shù)據(jù)進(jìn)行高速的并行緩存，以便使得數(shù)據(jù)訪問(wèn)的速度適應(yīng)多核處理器的處理速度。
[0061]高速采集模塊302c，其與高速緩存模塊302b數(shù)據(jù)相接，對(duì)高速緩存模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)并行采集，得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)。
[0062]預(yù)處理系統(tǒng)303，其分別與射頻前端301和采集模塊302數(shù)據(jù)通信，對(duì)SDR接收機(jī)模塊300中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其具體分為兩個(gè)階段:第一階段為采集前，預(yù)處理系統(tǒng)303對(duì)射頻前端301中產(chǎn)生的中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體是對(duì)中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行差分I/Q解調(diào)得到時(shí)延功率譜(幅值、相位)；第二階段為采集后，預(yù)處理系統(tǒng)303對(duì)采集模塊302采集得到的多通道信道矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0063]同時(shí)預(yù)處理系統(tǒng)303將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳至多核SOC并行處理模塊400，由多核處理器統(tǒng)一調(diào)度，分配給DSP模塊并行實(shí)施信道特征提取與聯(lián)合功率譜計(jì)算。
[0064]多核SOC并行處理模塊400，其產(chǎn)生可配置探測(cè)信號(hào)源，由SOC可編程邏輯生成PN基帶信號(hào)，并傳至SDR發(fā)射機(jī)模塊200 ;同時(shí)，多核SOC并行處理模塊通過(guò)多核控制進(jìn)行多信道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)并行處理，完成信道特征參數(shù)的提取和分析，且并行產(chǎn)生感知結(jié)果。
[0065]參見(jiàn)圖2，該多核SOC并行處理模塊400構(gòu)建于高性能FPGA之上，總體分為兩大部分，即多核處理器系統(tǒng)和可編程邏輯單元，其中I)多核處理器系統(tǒng):包括4個(gè)ARM微處理器，內(nèi)存接口控制器，IO外設(shè)，中斷控制器，DMA通道，以及訪問(wèn)可編程邏輯的互連加速端口 ；2)可編程邏輯單元:包括可配置邏輯塊，RAM塊，DSP切片，可編程IO塊等。
[0066]由此構(gòu)成的多核SOC并行處理模塊400利用高性能FPGA作為多核SOC處理平臺(tái)，內(nèi)嵌四個(gè)ARM微處理器核，集成豐富的DSP資源模塊和充足的可編程邏輯資源保證了 SDR模塊的實(shí)現(xiàn)及接口驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)。
[0067]該模塊中ARM微處理器核與可編程邏輯能并行工作，主要用于完成接口控制與數(shù)據(jù)通信。
[0068]而DSP模塊基于充足的可編程邏輯資源并行實(shí)施數(shù)據(jù)的算法處理，即進(jìn)行信道特征提取與聯(lián)合功率譜計(jì)算。
[0069]同時(shí),該多核SOC并行處理模塊400中米用嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為SOC管理架構(gòu)，嵌入式Linux操作系統(tǒng)完成模塊中多核的調(diào)度和管理，其通過(guò)多核SOC全并行機(jī)制，管理和協(xié)調(diào)四個(gè)ARM微處理器核與FPGA之間的數(shù)據(jù)通信和接口控制，從而實(shí)現(xiàn)管理多個(gè)ARM微處理器核從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)并行操作。
[0070]由此形成的多核SOC并行處理模塊400在產(chǎn)生可配置探測(cè)信號(hào)源時(shí)，主要由其中的可編程邏輯單元來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)源，整個(gè)過(guò)程分為兩步:
[0071]I)首先利用FPGA構(gòu)造一個(gè)產(chǎn)生m序列的線形移位寄存器，確定本原多項(xiàng)式，生成PN基帶信號(hào)；
[0072]2)實(shí)現(xiàn)BPSK (二進(jìn)制相移鍵控)調(diào)制，構(gòu)造計(jì)數(shù)器對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻與計(jì)數(shù)，并輸出兩路相位不同的數(shù)字載波信號(hào)，通過(guò)2選I開(kāi)關(guān)在基帶信號(hào)的控制下，對(duì)兩路載波信號(hào)進(jìn)行選通，輸出的信號(hào)即為BPSK信號(hào)。
[0073]由此形成一組BPSK調(diào)制的PN序列探測(cè)信號(hào)源。
[0074]多核SOC并行處理模塊400在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理時(shí)，首先由嵌入式Linux統(tǒng)一調(diào)度，完成數(shù)據(jù)在多核處理器系統(tǒng)和可編程邏輯單元之間的傳送，預(yù)處理后的多通道數(shù)據(jù)，經(jīng)由ARM核通過(guò)互連加速通道，送給可編程邏輯單元的DSP模塊進(jìn)行處理，完成對(duì)信道特征的提取以及聯(lián)合功率譜生成等任務(wù)，處理后的結(jié)果，交由FPGA的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算模塊進(jìn)行目標(biāo)特征的提取，存儲(chǔ)最終結(jié)果，同時(shí)對(duì)應(yīng)GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳給地面監(jiān)控中心，由分布式服務(wù)器進(jìn)行地理坐標(biāo)配準(zhǔn)及目標(biāo)車(chē)輛的進(jìn)一步識(shí)別統(tǒng)計(jì)。
[0075]參見(jiàn)圖3，其所示為基于上述方案形成的高速公路移動(dòng)車(chē)輛感知系統(tǒng)對(duì)高速公路移動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行感知的工作流程。
[0076]由圖可知，該系統(tǒng)在具體實(shí)施時(shí)，整體可安置機(jī)載空地信道探測(cè)器中，并將SIMO分集天線陣列布置于機(jī)載空地信道探測(cè)器的底部。其主要實(shí)現(xiàn)步驟為:
[0077]I)初始化配置。對(duì)SDR發(fā)射機(jī)和SDR接收機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件初始化配置，完成載頻、帶寬、功率、增益等重要參數(shù)的初始化，使系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)備狀態(tài)，等待探測(cè)信號(hào)發(fā)射命令。
[0078]2)多通道并行數(shù)據(jù)采集。待系統(tǒng)接到探測(cè)信號(hào)發(fā)射命令，系統(tǒng)中的多核SOC并行處理模塊將利用SDR技術(shù)產(chǎn)生可配置探測(cè)信號(hào)源，由SOC可編程邏輯生成PN基帶信號(hào)(具體如上所述，此處不加以贅述)，該基帶信號(hào)輸入SDR發(fā)射機(jī)模塊中；SDR發(fā)射機(jī)根據(jù)初始化的參數(shù)對(duì)該基帶信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理形成對(duì)應(yīng)的探測(cè)信號(hào)，并通過(guò)SMO分集天線陣列中的一組發(fā)送天線對(duì)地發(fā)射探測(cè)信號(hào)，同時(shí)開(kāi)啟SDR接收機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)四個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用并行高速采樣及緩存機(jī)制，對(duì)多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集，得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)。
[0079]同時(shí)，SDR接收機(jī)中還通過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其具體分為兩個(gè)階段:第一階段為采集前，利用預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)SDR接收機(jī)中射頻前端中產(chǎn)生的中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體是對(duì)中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行差分I/Q解調(diào)得到時(shí)延功率譜(幅值、相位)；第二階段為采集后，預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)中采集模塊采集得到的多通道信道矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；最后，預(yù)處理系統(tǒng)將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳至多核SOC并行處理模塊，由多核處理器統(tǒng)一調(diào)度，分配給DSP模塊并行實(shí)施信道特征提取與聯(lián)合功率譜計(jì)算。
[0080]參見(jiàn)圖4，其所示基于SDR的空地信道數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)SDR接收機(jī)中射頻前端中產(chǎn)生的中頻數(shù)據(jù)以后的預(yù)處理過(guò)程。具體為針對(duì)空地信道探測(cè)器發(fā)射的一組BPSK調(diào)制的PN序列探測(cè)信號(hào)源，SDR接收機(jī)中射頻前端中產(chǎn)生的中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的過(guò)程，其過(guò)程如下:
[0081]針對(duì)SDR接收機(jī)中射頻前端中多通道ADC采集的中頻信號(hào)輸入，經(jīng)過(guò)濾波和信號(hào)分解，差分信號(hào)經(jīng)由低通濾波和降采樣，產(chǎn)生I/Q信道正交分量，通過(guò)與已知PN序列的相關(guān)，得到兩正交分量的信道脈沖響應(yīng)的幅值和相位，從而獲得時(shí)延功率譜。
[0082]通過(guò)上述的預(yù)處理過(guò)程可以針對(duì)快速變化的信道更好地進(jìn)行分析。
[0083]3)并行數(shù)據(jù)分析與處理。采集到的多通道信道矢量數(shù)據(jù)，交由多核SOC并行處理模塊進(jìn)行并行數(shù)據(jù)處理，充分利用片上DSP資源和IP核資源，結(jié)合可編程邏輯單元，在四個(gè)ARM核的控制下，實(shí)現(xiàn)信道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，完成信道特征參數(shù)提取、DOA算法、分集算法及聯(lián)合功率譜的計(jì)算等。其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
[0084]在多核SOC并行處理模塊中，首先由嵌入式Linux系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，完成數(shù)據(jù)在多核處理器系統(tǒng)和可編程邏輯單元之間的傳送，預(yù)處理后的多通道數(shù)據(jù)，經(jīng)由ARM核通過(guò)互連加速通道，送給可編程邏輯單元的DSP模塊進(jìn)行處理，完成對(duì)信道特征參數(shù)提取、DOA算法、分集算法及聯(lián)合功率譜生成等任務(wù)，處理后的結(jié)果，交由FPGA的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算模塊進(jìn)行目標(biāo)特征的提取，存儲(chǔ)最終結(jié)果。
[0085]DSP模塊進(jìn)行各任務(wù)處理過(guò)程中，由DSP模塊進(jìn)行信道特征參數(shù)提取，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信道傳播的視頻特性的提取，形成后續(xù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)感知的前提條件。
[0086]由DSP模塊通過(guò)DOA算法完成DOA計(jì)算，能夠確定信道傳播的空域信息，以便后續(xù)進(jìn)行目標(biāo)方位感知。
[0087]由DSP模塊通過(guò)分集算法，實(shí)現(xiàn)多天線分集接收感知，從而提高目標(biāo)感知的精度。
[0088]最后，由DSP模塊通過(guò)時(shí)域、空域、頻域的聯(lián)合功率譜計(jì)算，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合功率譜生成，以此獲取目標(biāo)的具體信息。
[0089]4)感知結(jié)果并行輸出。經(jīng)過(guò)步驟3的數(shù)據(jù)分析與處理，由多核SOC并行處理模塊并行產(chǎn)生感知結(jié)果，輸出時(shí)延功率譜、Doppler功率譜、角度功率譜及聯(lián)合功率譜，由功率譜分布情況，從時(shí)域、頻域和空域三個(gè)維度來(lái)反映出目標(biāo)(高速公路的行駛車(chē)輛)的速度、方位和尺寸等信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)車(chē)輛的實(shí)時(shí)認(rèn)知，并對(duì)認(rèn)知結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
[0090]5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與實(shí)時(shí)傳輸。對(duì)步驟4產(chǎn)生的空地信道分析結(jié)果及目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于磁盤(pán)陣列的高速存儲(chǔ)，同時(shí)，將目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和無(wú)人機(jī)GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳給地面監(jiān)控中心，由分布式服務(wù)器進(jìn)行地理坐標(biāo)配準(zhǔn)，對(duì)目標(biāo)車(chē)輛進(jìn)行直觀的標(biāo)注，完成對(duì)目標(biāo)車(chē)輛的感知及目標(biāo)車(chē)輛的進(jìn)一步識(shí)別統(tǒng)計(jì)。
[0091]本發(fā)明突破傳統(tǒng)基于紅外、視頻等傳感器進(jìn)行車(chē)輛感知的局限性，利用先進(jìn)的空地移動(dòng)信道探測(cè)與車(chē)輛協(xié)同感知技術(shù)，避免因?yàn)楣饩€、氣候等環(huán)境的變化而發(fā)生改變的問(wèn)題，提高了智能交通系統(tǒng)應(yīng)用中的全天候、惡劣環(huán)境下的車(chē)輛感知能力。
[0092]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方案具有如下特點(diǎn):
[0093]1、空地信道探測(cè):通過(guò)對(duì)時(shí)域、頻域、空域的信道特征的分析，從而獲取聯(lián)合功率譜，以及使用空地SMO多天線接收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空域解析，由此構(gòu)建多維立體空間掃描，實(shí)現(xiàn)全局交通感知。
[0094]2、分集特征提取:通過(guò)對(duì)時(shí)、空、頻多維空間的信道參數(shù)提取和聯(lián)合功率譜的構(gòu)建，形成高精度參數(shù)化測(cè)試，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)目標(biāo)感知。
[0095]3、并行處理技術(shù):通過(guò)對(duì)多通道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)并行處理上，采用了多核SOC架構(gòu)，處理器系統(tǒng)和可編程邏輯各司其職，保證數(shù)據(jù)處理的高效運(yùn)行，由此構(gòu)建高效空地信道分析，實(shí)現(xiàn)全天候精感知。
[0096]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述感知系統(tǒng)利用無(wú)人機(jī)空地信道探測(cè)方法，通過(guò)布置于無(wú)人機(jī)探測(cè)器底部的收發(fā)天線陣列，進(jìn)行高速公路多車(chē)道、多車(chē)輛實(shí)時(shí)掃描探測(cè)，根據(jù)對(duì)空地移動(dòng)信道變化特性的分析，實(shí)時(shí)獲取移動(dòng)信道的多維參數(shù)，并以此精確估計(jì)高速公路上移動(dòng)車(chē)輛的交通信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述感知系統(tǒng)包括: SIMO分集天線陣列，所述SMO分集天線陣列布置于無(wú)人機(jī)探測(cè)器底部，對(duì)地輻射一組探測(cè)信號(hào)，并收集多組來(lái)自高速公路車(chē)輛的回波信號(hào)，用于空地信道數(shù)據(jù)分析與目標(biāo)感知； SDR發(fā)射機(jī)模塊，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊與SMO分集天線陣列和多核SOC并行處理模塊數(shù)據(jù)相接，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊接收多核SOC并行處理模塊產(chǎn)生的探測(cè)信號(hào)源，對(duì)其進(jìn)行處理并傳至SIMO分集天線陣列； SDR接收機(jī)模塊，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊與SIMO分集天線陣列和多核SOC并行處理模塊數(shù)據(jù)相接，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊通過(guò)多通道并行采集SIMO分集天線陣列收集的多組回波信號(hào)，并將采集的多通道數(shù)據(jù)傳至多核SOC并行處理模塊； 多核SOC并行處理模塊，所述多核SOC并行處理模塊通過(guò)多核控制進(jìn)行多信道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)并行處理，完成信道特征參數(shù)的提取和分析，且并行產(chǎn)生感知結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述SIMO分集天線陣列由一組發(fā)射天線和四組接收天線采用分集線陣結(jié)構(gòu)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述SDR發(fā)射機(jī)模塊包括載波調(diào)制模塊、功率放大器、帶通濾波器，所述載波調(diào)制模塊對(duì)接受到的信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)傳至功率放大器，所述功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行增益輸出，并傳至帶通濾波器，所述帶通濾波器對(duì)增益后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，并將濾波后的信號(hào)傳至SMO分集天線陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述SDR接收機(jī)模塊包括射頻前端、采集模塊和預(yù)處理模塊，所述射頻前端由多組接收單元組成，每組接收單元作為一接收信道分別與SIMO分集天線陣列和采集模塊數(shù)據(jù)相接，完成多通道信道數(shù)據(jù)的并行接收；所述采集模塊利用并行高速采樣及緩存機(jī)制對(duì)射頻前端接收的多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集；所述預(yù)處理模塊分別與射頻前端和采集模塊數(shù)據(jù)相接，分別對(duì)采集前的射頻前端接收的中頻數(shù)據(jù)和采集后的采集模塊采集的信道矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳至多核SOC并行處理模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻前端中的每組接收單元由帶通濾波器、低噪聲放大器、載波調(diào)制模塊、中頻放大器、低通濾波器依次連接組成，所述帶通濾波器的輸入端作為接收單元的輸入端連接SIMO分集天線陣列，低通濾波器的輸出端作為接收單元的輸出端連接采集模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊包括多通道高速AD變換模塊、高速緩存模塊、高速采集模塊，所述多通道高速AD變換模塊的多個(gè)接受端口對(duì)應(yīng)連接射頻前端中的多組接收單元，進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)的并行高速AD轉(zhuǎn)換，并將并行AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸入高速緩存模塊進(jìn)行高速緩存，所述高速采集模塊對(duì)高速緩存模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)并行采集，得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知系統(tǒng)，其特征在于，所述多核SOC并行處理模塊利用FPGA作為多核SOC處理平臺(tái)，內(nèi)嵌多個(gè)ARM微處理器核，集成DSP資源模塊和可編程邏輯資源模塊，并以嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為SOC管理架構(gòu)；所述嵌入式Linux操作系統(tǒng)通過(guò)多核SOC全并行機(jī)制，管理多個(gè)ARM微處理器核從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)并行操作。
9.一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)從空中對(duì)地輻射一組探測(cè)信號(hào)，高速公路車(chē)輛在進(jìn)入該組探測(cè)信號(hào)的探測(cè)范圍后將產(chǎn)生多組回波信號(hào)； (2)通過(guò)多組通道并行采集來(lái)自高速公路車(chē)輛的多組回波信號(hào)，采集得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)； (3)通過(guò)多核SOC并行處理模塊對(duì)采集到的多通道信道矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)并行處理，完成信道特征參數(shù)提取、DOA算法、分集算法及聯(lián)合功率譜的計(jì)算； (4)多核SOC并行處理模塊并行產(chǎn)生感知結(jié)果，輸出時(shí)延功率譜、Doppler功率譜、角度功率譜及聯(lián)合功率 譜，由功率譜分布情況，對(duì)高速公路的行駛車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)目標(biāo)認(rèn)知，對(duì)認(rèn)知結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知方法，其特征在于，所述感知方法中還包括將步驟(4)中空地信道分析結(jié)果及目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于磁盤(pán)陣列的高速存儲(chǔ)，同時(shí)，將目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和輻射探測(cè)信號(hào)的GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳給地面監(jiān)控中心，由分布式服務(wù)器進(jìn)行地理坐標(biāo)配準(zhǔn)及目標(biāo)車(chē)輛的進(jìn)一步識(shí)別統(tǒng)計(jì)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知方法，其特征在于，所述步驟(2)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下: 首先，由多核SOC并行處理模塊利用SDR技術(shù)產(chǎn)生可配置探測(cè)信號(hào)源，由SOC可編程邏輯生成PN基帶信號(hào)，該基帶信號(hào)輸入SDR發(fā)射機(jī)模塊中； 接著，SDR發(fā)射機(jī)根據(jù)初始化的參數(shù)對(duì)該基帶信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理形成對(duì)應(yīng)的探測(cè)信號(hào)，并通過(guò)SIMO分集天線陣列中的一組發(fā)送天線對(duì)地發(fā)射探測(cè)信號(hào)； 最后，同時(shí)開(kāi)啟SDR接收機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)四個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用并行高速采樣及緩存機(jī)制，對(duì)多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集，得到多通道信道矢量數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于空地信道探測(cè)的高速公路車(chē)輛感知方法，其特征在于，所述步驟(3)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:在多核SOC并行處理模塊中，首先由嵌入式Linux系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，完成數(shù)據(jù)在多核處理器系統(tǒng)和可編程邏輯單元之間的傳送，將預(yù)處理后的多通道數(shù)據(jù)，經(jīng)由ARM核通過(guò)互連加速通道，送給可編程邏輯單元的DSP模塊進(jìn)行處理，完成對(duì)信道特征參數(shù)提取、DOA算法、分集算法及聯(lián)合功率譜生成等任務(wù)； 最后，將處理后的結(jié)果，交由FPGA的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算模塊進(jìn)行目標(biāo)特征的提取，存儲(chǔ)最終結(jié)果ο
【文檔編號(hào)】H04B7/04GK103905131SQ201410087715
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】周毅 申請(qǐng)人:上海永暢信息科技有限公司