[发明专利]基于超宽带混沌脉冲的交通流计量装置及计量方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，是无线通信技术，尤其是基于混 沌脉冲的超宽带技术在智能交通领域的应用。

背景技术

随着城市化进程的加快，汽车交通跃然成为衡量都市现代化的重 要标志之一，它带给人们便利高质量生活的同时，也产生了一系列社 会和环境问题。如有限的土地资源和日益增多的车辆之间的矛盾，交 通环境恶化和对高品质的交通服务质量需求之间的矛盾，高污染的交 通现状和绿色环保之间的矛盾。

针对当前国际化的能源问题、环保问题，以及由此引发的效率和 可持续发展问题，智能交通系统(ITS：Intelligent Transportation  System)应运而生，已于上世纪60年代末成为交通领域的新宠儿。

解决交通问题的最直接办法是提高路网的载荷力，但是交通系统 是一个相当复杂的庞大系统，单从车辆方面或者道路方面考虑，是很 难从根本上解决问题。世界上各发达国家虽然已经基本上建成了四通 八达的现代化道路网，但是路网的现代化虽然在一定程度上缓解了交 通压力，然而，却并未从根本上解决交通拥堵问题。究其本质，不难 发现：现代化的道路网，却由于交通流信息滞后甚至缺失，不能够及 时发挥自身优势，有效地进行交通流疏导，进而解决交通拥堵问题。

为了即时准确掌握道路交通流量信息，必须在道路中布设足量的 交通流检测设备。目前的交通流检测设备主要有以下四种类型：

1.压力检测器。该检测器安装在路面上，通过检测车辆通行时所 产生的压力来进行车流量统计。但是，其安装过程破坏现场路面，安 装难度大，且容易损坏不易维护。

2.水平检测器。该检测器安装在路面两侧，利用红外线光束来检 测车流量。但是，其只适用于单车道的交通流量检测，而且安装复杂 调试困难，易受外界干扰，精确度在车流量大的时候无法保证。

3.视频检测器。该类型检测器首先利用高速防抖动摄像头抓拍道 路图像，而后利用图像处理技术进行边缘特征提取，判断是否有车辆 通行。高速防抖动摄像头和图像边缘提取均是复杂的技术，其硬件成 本高昂。该检测器所采用的技术决定其不菲的价位。

4.雷达检测器。该检测器基于微波技术，通过微波探测是否有车 辆通行。目前所采用的频段为中心频率10.525GHz，带宽90MHz。 但是，频谱资源极其珍贵，且随着移动通信高速传输需求的进一步增 加，该频段可能被重新分配，并要求收取高额的使用费用。如果转而 使用ISM频段，无疑将会干扰现有的汽车无线电子设备。另外，该 类型检测器成本也高。

统观现有交通流检测设备，我们发现，由于受技术、成本和政策 的限制，均无法大量的布设于道路进行及时准确的交通流检测。因此， 本发明立足于研究价格低廉、安装简易，能够大范围布设于道路之中 的交通流检测器，提出了基于超宽带(UWB：Ultra Wideband)混沌 脉冲的交通流计量系统。

发明内容

针对现有交通流检测设备安装难度大、精确度不高、成本较高等 缺陷，提出一种基于超宽带混沌脉冲的交通流计量系统，将混沌脉冲 良好的自相关性和互相关特性，以及宽带性和非周期性与相关检测的 可实现性有效的结合起来，便捷检测交通流量。

该交通流检测系统包括发射机端和接收机端，发射机端包括混沌 信号发生器、频率调制器FM(Frequency Modulation)、定时开关、 分路器、放大器。接收机端包括带通滤波器BPF(Band-pass Filter)、 低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)、相关器(由乘法器和积 分器构成)、模数转换器(ADC：analog(ue)-digital converter)、延时 线组、延时控制模块、交通流量统计模块。

发射机端：混沌信号发生器产生持续时间为T_c的混沌窄脉冲m(t) 再经FM调制后产生的调频信号s_FM(t)作为发射信号，以发射信号帧 长T_s与混沌窄脉冲持续时间T_c之差T_s-T_c为周期触发定时开关导通，每 过T_s时刻，触发定时开关导通，将调频信号s_FM(t)送入分路器分为两 路，一路经过功率放大器通过天线送入无线信道发送到接收机，另一 路作为模板信号直接送入接收机。