微波雷达智能交通应用技术详细介绍

三、目前流行的微波交通信息检测技术

微波交通信息检测技术的发展已有十多年历史，最早是采用单波束侧向安装体制，近年又开发出了双波束侧向安装体制雷达和单波束正向安装体制雷达，随着科技的发展，最近出现了双波束、双体制正向安装雷达。它们之间的比较如下表所示。

单波束侧向
双波束侧向
单波束正向
单波束正向
双波束双体制正向

检测体制
FMCW
FMCW
Doppler
FMCW
FMCW+Doppler

波束数量
1
2
1
1
2

安装方式
路侧立杆
路侧立杆
道路上方
道路上方
道路上方

检测车道数**
1~10
1~10
1~12
1~12
1~12

车流量准确度
较高，拥堵时准确率下降（下降程度视算法而定，不同厂家产品相差很大）。
如果同时检测10车道，则1、10车道准确率下降
高，拥堵时准确率下降（下降程度视算法而定，不同厂家产品相差很大）。
如果同时检测10车道，则1、10车道准确率下降
>10km/h极高
低速时检测误差变大

如果同时检测12车道，准确率不变
高
拥堵时准确率几乎不受影响
如果同时检测12车道，准确率不变
极高
拥堵时准确率几乎不受影响

如果同时检测12车道，准确率不变

速度准确度
低
高
极高
高
极高

车型分类（按长度）、占有率、车头时距
不准
较准确
>10km/h极准
低速时不准
>10km/h极准
低速时不准
>10km/h极准
低速时准确率有所下降

首次安装成本
低
低
高，如果利用已有车道上方支架、隧道顶则成本极低
高，如果利用已有车道上方支架、隧道顶则成本极低
高，如果利用已有车道上方支架、隧道顶则成本极低

维护成本
低
低
低
低
低

** 正向安装类型雷达一般采用一个数据处理单元同时处理1~12个雷达收发（T/R）前端的方式，即每个车道上方安放一个T/R单元，所产生的IF信号传回到道路侧面的控制盒进行集中处理，这样配置灵活，将极大地节省成本，同时维护也要简单得多。

1、 单波束侧向技术

“单波束侧向”是指检测雷达发射出单一微波束，检测装置安装于道路侧面立杆上的交通信息检测雷达。该装置在所需检测的多车道道路断面上投下椭圆形的“微波阴影”区域，利用微波FMCW原理对各车道车辆进行检测。

该类雷达的主要优点是安装维护方便（不需要中断交通和破坏路面）、能同时检测多达10个车道的车流量信息、道路畅通时准确率很高，拥堵时的检测准确性就要看雷达内部的检测算法的合理性了，不同厂家的产品差别会很大。缺点是其他交通信息参数（如速度、占有率等）均不准确，只能用于参考，并且同时测10车道时，最外侧的2个车道车流量准确率会下降。这些缺点是其检测原理的必然结果。

对于侧向安装的雷达，只能检测出车辆进入和离开雷达投射在路面的“微波阴影”区域的时刻，而该时刻与所设定的检测阈值关系极大。要理解该检测阈值或者说是检测灵明度，先得了解一下有关微波信号处理的内容。常规的处理过程是，雷达回波信号经混频产生中频时域信号，该信号经过数字信号处理单元的FFT（快速富利叶变换）后变成频域信号（即频谱），从前面关于FMCW的原理可以知道，不同车道由于距雷达距离不同而使得回波信号的频率不同，因此一个车道对应于该中频信号频谱的某一频段内，有车存在时的回波信号强度明显大于无车时的强度，因此根据该频段内的信号强度的变化就可以知道该频段所对应的车道内是否有车辆。所谓的检测阈值或者说是检测灵明度就是这样一个设定的值，当频谱强度高于该值时就认为有车存在，否则就认为没有车。提高该值就会少检测，降低该值就会多检测，这也就是检测灵明度的由来。而车辆的进入和离开监测区域时刻是以频谱强度是否超过检测阈值而定的，显然这两个时刻均受检测阈值的极大影响。由于同时检测多车道，各车道之间一定存在相互干扰，为避免干扰就得调整相应的检测灵明度，这样车辆通过时间就必然无法准确检测。