高精度平板窄波雷達在智能交通上的廣泛應用

  隨著在智能交通領域，窄波測速雷達得到了越來越廣泛的采用。雷達以其安裝維護簡單方便、測速精度高、抗幹擾性強，以及不受惡劣氣候影響等特點，在各種公路違章抓拍係統和治安卡口係統中有著良好的表現，得到了業主和工程商的認可與好評，逐步成為卡口係統中測速設備的首選方案。
  平板窄波雷達：http://www.ncdchallenge.com/a/ldcscgq/49.html

  但是，隨著雷達產品的廣泛應用，雷達產品的某些不足也顯現出來。主要反映在：抓拍率低；抓拍位置不固定——大車觸發位置明顯偏後，經常拍不到司機的人臉；而小型車輛又前衝。調試繁瑣，很難調整到所需要的測速和觸發位置。

  新型“高精度定位”雷達，可以較好地解決上述問題，達到：

• 1.99%以上的抓拍率；
• 2.所有車輛的觸發位置範圍控製在 +0.5米內；
• 3.可通過參數設定精確觸發位置，避免現場調試；

  通過高精度定位雷達的采用，可以大幅提升治安卡口係統的抓拍率，同時照片質量也更高。便於夜間閃光燈補光範圍控製，更有利於車牌的識別，使車輛捕獲和執法證據的有效率大幅提高。工程現場隻要簡單安裝和設置，不用對雷達觸發位置進行複雜調試。

  本文將簡要介紹上述新型高精度定位雷達的功能、特點，以及在智能交通行業的應用。

一、微波測速雷達的工作原理

  微波測速雷達是根據多普勒頻移的原理設計的，故也叫多普勒雷達。其工作原理可表述為：雷達主要是利用多普勒頻率變化技術（多普勒頻移）來測量移動物體的速度，即雷達向道路上發射一束固定頻率的無線電波，再接收反射回來的無線電波，如果遇到移動物體（如機動車輛），則回波的頻率與發射波的頻率會出現差值，稱為多普勒頻移，如圖1所示。

圖1 多普勒效應示意圖

  目前，窄波束雷達成為主要應用方式，在每條車道上單獨設置一台雷達，雷達的波束隻覆蓋該條車道，對鄰近車道無影響。相鄰車道的車輛分別由各自車道的雷達測速，有效解決了多車相鄰行駛的各車獨立測速問題，如圖2所示。實際現場應用，如圖3所示。

  圖2 窄波束雷達示意圖

圖3 測速/卡口係統前端設備

  該方案已經采用多年，安裝、維護成本低，測速精準，不受惡劣氣候影響，這些都是使用雷達測速的優勢。但是由於當前技術有限，雷達產品的劣勢也愈發明顯：

• 1.抓拍率低

市場上雷達產品的抓拍率普遍在85%~95%之間。雷達抓拍率低的原因是多方麵的，最主要的原因有三條: 一、雷達窄波控製得不好，波束比較發散，導致車輛前後車距較近的時候，無法區分後車，即所謂的“連車”。 二、雷達信號處理做的不好，使某些車型未被雷達有效捕捉。三、雷達觸發位置不準確，有些車輛的觸發位置未能全部在照片視野內，導致廢片，從而降低了抓拍率。

因此，要全麵提升抓拍率，必須在這三個方麵都做到最好，才能將抓拍率提升到接近100%。

• 2.抓拍位置不固定

車輛型號不同，車輛的大小和形狀也不盡相同。現有的窄波測速雷達是靠回波的強度這個唯一的指標來判斷觸發條件的。大車的反射麵大，回波強，剛進入雷達波束範圍回波就達到了設定的觸發值，往往觸發位置過遠，車輛未全部進入照片視野範圍，無法拍到人臉，達不到治安卡口的要求。而小車反射麵小，往往距離很近時才能達到回波的設定強度，有時造成衝車，不能抓拍到車牌。

• 3.調試繁瑣

  現有的窄波測速雷達無法設置觸發位置，隻能靠對安裝角度的微調，讓雷達波束的“中心位置”對準觸發區域。但在雷達波束範圍內，，大小車觸發位置並不一致，使得這種微調變得非常的困難和繁瑣，同時還牽動相機、閃光燈的角度也要隨之變動。繁瑣的調試、測試，造成反複的封路和工程車反複起降，浪費大量時間和人力。

二、 新型高精度定位雷達的優勢及特點

高精度定位雷達，在軟件和硬件上都做了重新設計和優化，從根本上解決了以往雷達產品存在的不足。

• 1．提高觸發位置準確性

高觸發位置準確性是測速雷達專用DSP軟件算法最能體現實用性和適應性的一個問題。它直接反應在效果方麵上就是與雷達相連接的抓拍機拍出照片的效果。在理想的情況下，同一種車輛同樣的行駛會在同一個位置觸發，但是如果車輛具有多樣性，行駛具有複雜性就會使觸發的效果不統一。提高觸發位置準確性就是要根據不同的情況，不同的路段，不同的行駛，不同的車輛種類等等，將雷達觸發抓拍機拍照的時間，正好產生在合適的位置上，最終使抓拍效果達到最好。

構架設計中，有專業設計的窄波束雷達技術，可精確定位車輛位置，保證攝像係統有效獲得車輛圖像信息。這是雷達的一項重要特征，從微波天線的方向來看是窄波束促使雷達更為準確的觸發。在軟件方麵，也需要提高觸發位置的準確性，根據原理來看，當車輛駛入照射區域與天線發出的微波接觸，回波幅度就會明顯上升。所以從算法方麵，一定將車輛駛入照射區的具體位置和回波幅度對應起來。並且要適應各種形式情況和車輛的複雜性。

  總而言之，提高觸發位置準確性是因測速雷達專用DSP軟件算法更加精準和穩定。

• 2. 提高車輛分辨率（抓拍率）

提高車輛分辨率是測速雷達專用DSP軟件算法的一個重點分支。它在實際應用中，是提高觸發算法的抓拍效果的重要問題。總體上看可分為兩大部分，車的種類和車的行駛多樣性。在現實的道路情況，不同的地段會出現堵車或者擁擠的現象，所以對於連續行駛的車輛要和單獨的情況也就是理論分析的情況相比較，做出算法的適應能力提高，適應多種行駛的情況。而以往的雷達在道路擁堵時由於分辨率不夠會造成抓拍率大幅下降。車的種類也是一個影響觸發算法效果的一個方麵，所以提高車輛分辨率也涵蓋了種類的區分。現有的車型從體積來看，有大車、小車、長車、短車等；從種類可以分為貨車、轎車、SUV、公交等等。

提高車輛分辨率的研發，是對測速雷達專用DSP軟件算法的一種層次提高。它符合算法的基本框架，更適應了實際道路狀況的需求，對整個係統也是一個優化和精進。

三、新型高精度定位雷達在智能交通行業的應用

新型高精度雷達的特點：

• 1．99%以上的抓拍率

  以往的雷達產品，既要求抓拍率高，又要觸發位置的一致性，很難兼顧，且由於車輛信號的複雜性，抓拍率很難提高。新型高精度定位雷達采用新的技術，抓拍率輕易達到99%以上，真正達到公安部卡口的指標要求。

  高精度定位測速雷達還具有雙向觸發（抓拍逆行車輛）、頭尾觸發、車輛計數、車長信息等實用功能。優化的係統設計和處理方法使得高精度定位測速雷達具有最佳的低速性能並可適用於連車和擁堵路況。

• 2．18米-28米範圍內可設定精確觸發位置

  高精度定位測速雷達依據多普勒原理設計實現，能精確實時測量目標車輛的速度，同時通過實時探測目標車輛的位置信息，能給抓拍相機提供精確的觸發信號，使得不同速度、不同大小的車輛在相同的位置觸發抓拍圖像。這樣，對鏡頭的景深要求降低，車牌清晰度高，車牌的大小比較一致，使車牌識別可在畫麵小範圍內快速高效搜索，極大地有利於車牌識別。

• 3.所有車輛觸發位置在+0.5米內

  新型高精度定位雷達由於采用新的技術實現精度定位，車輛觸發位置不再飄忽不定，相關參數和雷達關係明確，安裝人員隻需根據現場要求設置好安裝高度和抓拍距離兩個參數，並手冊上查表確定雷達傾角即可一次性安裝完成並保證觸發抓拍的效果，無需再像以往一樣需根據試用情況再二次甚至多次調整安裝角度，完全解決了調試繁瑣的難題。

  新型高精度雷達的研製，徹底解決了老款雷達的不足。在實際的項目應用中，新型高精度雷達的抓拍率達到99%，並且完全解決了提前觸發和衝車的現象，使違法車輛捕獲和執法證據的有效率大幅提高。如圖4所示，為新型高精度雷達在實際場景的應用。

圖4高精度雷達實際應用場景圖