智慧高速监测雷达的技术需求与落地案例
2022/8/25 18:42:50
技术要求
1.全天时、全天候无差别工作
首先高速监测雷达需要全天时全天候无差别工作,在下雨和下雪时,雷达照样正常工作,衰减作用非常小。光学检测设备通常下雨下雪时可能由500米衰减到100米,但是雷达几乎没有衰减。
2.远距离、高精度检测
雷达要能够看得很远,检测距离要求>lkm,近端、远端检测保持同一定位精度v0.5m,相比之下,光学检测器对目标定位精度偏低,光学检测器、毫米波雷达检测器随着距离增大,定位精度(角度分辨率)线性下降。
因此,可基于高频80GHz波段提高雷达定位精度,同时通过远端高增益窄波束与近端大视角宽波束相结合的方式,来实现远端高定位精度。
3.多个高速运动目标高频次扫描
高速路上多同时出现几十几百个目标,需要对多个目标进行高频次扫描,车辆高速行驶情况下,雷达每次扫描间隔时间<70ms,否则容易丢失目标,且无法支持车路协同,但难点在于机械轴旋转360度扫描时间间隔通常大于250ms,此时容易丢失目标,推算出来的目标精度也不足。
4.全路段双向10车道高精度覆盖
雷达需满足10车道全路段高精度覆盖,否则在弯道、高速匝道、应急车道等位置易丢失目标,但是毫米波段功率受限,雷达不易同时满足远距离、大视场高精度覆盖,同时收发天线通道数有限,不易同时满足高分辨率。
解决方案就是采用低损耗、高增益、不同雷达波束同时覆盖1000m、10车道,采用稀疏阵列、MIMO等技术实现雷达虚拟孔径扩展,确保高分辨全覆盖探测。
落地应用(理工睿行)
1.雄安新区荣乌新线高速
雄安新区的荣乌新线高速,理工睿行中标了CH1标段,在73公里长的高速公路上全线布设雷达,包括89套监测距离为一公里的雷达和101套监测距离为500米的雷达,探测距离达一公里的设备主要用于主路监测,500米则用于匝道监测。实际测试中,实时检测频率是70毫秒,轨迹跟踪准确率统计数据精度和事件检测精度均高于95%。
该项目能够实现两条髙速公路所有车辆唯一ID全域跟踪。在不同场景采用了不同布设方案。比如说当中间没有遮挡物的时候,就在龙门架的正中央布放雷达,两个雷达形成相互交叉重叠,接力监测,当中间有遮挡物的时候,把雷达放在两侧来实现覆盖。
2.雄安新区京德一期高速
在京德一期高速上,布置了120套监测距离达1公里的超距雷达,测试指标和荣乌新线路一样。
存在问题
在实际布置当中,调试过程中也遇到了很多问题,具体如下。
(1) 超长货车造成的目标分裂偶现。大车尺寸较大,散射强点多,频谱的特征和两个小车的特征相似,近距相比于远距,车头和车顶信号,更容易出现目标分类现象。此时进行多维度信息提取,来保证目标不分裂。
(2) 多雷达相互照射产生目标漏报、虚报现象。理工睿行设计了时间捷变、频率捷变以及时频同时捷变三种复杂频率编码波形,以正交性和信噪比最大为准则,不断迭代优化编码波形。
(3) 大车在远距时会进行航迹抖动,大车的散射重心随距离的变化引起位置的跳动,这个时候要采用仿真滤波系数减小目标抖动,平衡机动目标和正常行驶目标的平滑效果。
(4) 声屏障、防眩网、防落物网对雷达检测效果的影响,解决措施就是针对有特征的多径干扰,设计对应的措施进行假目标剔除。