技術要求
1.全天時、全天候無差別工作
首先高速監測雷達需要全天時全天候無差別工作,在下雨和下雪時,雷達照樣正常工作,衰減作用非常小。光學檢測設備通常下雨下雪時可能由500米衰減到100米,但是雷達幾乎沒有衰減。
2.遠距離、高精度檢測
雷達要能夠看得很遠,檢測距離要求>lkm,近端、遠端檢測保持同一定位精度v0.5m,相比之下,光學檢測器對目標定位精度偏低,光學檢測器、毫米波雷達檢測器隨著距離增大,定位精度(角度分辨率)線性下降。
因此,可基于高頻80GHz波段提高雷達定位精度,同時通過遠端高增益窄波束與近端大視角寬波束相結合的方式,來實現遠端高定位精度。
3.多個高速運動目標高頻次掃描
高速路上多同時出現幾十幾百個目標,需要對多個目標進行高頻次掃描,車輛高速行駛情況下,雷達每次掃描間隔時間<70ms,否則容易丟失目標,且無法支持車路協同,但難點在于機械軸旋轉360度掃描時間間隔通常大于250ms,此時容易丟失目標,推算出來的目標精度也不足。
4.全路段雙向10車道高精度覆蓋
雷達需滿足10車道全路段高精度覆蓋,否則在彎道、高速匝道、應急車道等位置易丟失目標,但是毫米波段功率受限,雷達不易同時滿足遠距離、大視場高精度覆蓋,同時收發天線通道數有限,不易同時滿足高分辨率。
解決方案就是采用低損耗、高增益、不同雷達波束同時覆蓋1000m、10車道,采用稀疏陣列、MIMO等技術實現雷達虛擬孔徑擴展,確保高分辨全覆蓋探測。
落地應用(理工睿行)
1.雄安新區榮烏新線高速
雄安新區的榮烏新線高速,理工睿行中標了CH1標段,在73公里長的高速公路上全線布設雷達,包括89套監測距離為一公里的雷達和101套監測距離為500米的雷達,探測距離達一公里的設備主要用于主路監測,500米則用于匝道監測。實際測試中,實時檢測頻率是70毫秒,軌跡跟蹤準確率統計數據精度和事件檢測精度均高于95%。
該項目能夠實現兩條髙速公路所有車輛唯一ID全域跟蹤。在不同場景采用了不同布設方案。比如說當中間沒有遮擋物的時候,就在龍門架的正中央布放雷達,兩個雷達形成相互交叉重疊,接力監測,當中間有遮擋物的時候,把雷達放在兩側來實現覆蓋。
2.雄安新區京德一期高速
在京德一期高速上,布置了120套監測距離達1公里的超距雷達,測試指標和榮烏新線路一樣。
存在問題
在實際布置當中,調試過程中也遇到了很多問題,具體如下。
(1) 超長貨車造成的目標分裂偶現。大車尺寸較大,散射強點多,頻譜的特征和兩個小車的特征相似,近距相比于遠距,車頭和車頂信號,更容易出現目標分類現象。此時進行多維度信息提取,來保證目標不分裂。
(2) 多雷達相互照射產生目標漏報、虛報現象。理工睿行設計了時間捷變、頻率捷變以及時頻同時捷變三種復雜頻率編碼波形,以正交性和信噪比最大為準則,不斷迭代優化編碼波形。
(3) 大車在遠距時會進行航跡抖動,大車的散射重心隨距離的變化引起位置的跳動,這個時候要采用仿真濾波系數減小目標抖動,平衡機動目標和正常行駛目標的平滑效果。
(4) 聲屏障、防眩網、防落物網對雷達檢測效果的影響,解決措施就是針對有特征的多徑干擾,設計對應的措施進行假目標剔除。