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《中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)》 2008年
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车流量检测雷达中信号处理电路的研究

陈良章  
【摘要】: 随着经济的发展,交通量的急剧增长加剧了交通拥挤与阻塞的严重程度,建立智能交通系统已经成为社会的急切需求。道路交通信息采集作为输入信息来源应用于智能交通系统中,担负着提供准确可靠信息源以使整个智能交通系统得以顺利准确运行的重任。本文希望可以通过对车流量检测雷达电路方面的一系列软硬件的研究,解决实际应用中的各种关键问题,开发出精度高、稳定性好以及全天候的实用化的车流量检测器,以满足智能交通发展的需求。我们研制的车流量信息检测雷达系统分为雷达前端、中频电路板、数字电路板、计算机操作界面等部分。本文主要围绕中频电路板和数字电路板的设计、调试、实现等方面进行展开。 结合微波车流量检测雷达的应用背景,本文首先阐述智能交通系统,及微波车流量检测雷达在智能交通中的应用,介绍了智能交通系统中路面信息采集各种不同方式的优缺点,提出微波车流量检测雷达系统进行路面信息采集的优越性和必要性,说明了本文的选题背景及主要研究内容。 针对微波车流量检测雷达的具体应用需要,在提出车流量检测雷达的工作原理,阐述微波车流量检测雷达的系统构成和整体框架结构之后,本文分别从数字电路板硬件设计与实现、系统软件及驱动设计与实现和中频电路板的设计与实现三个方面进行阐述。 数字电路板作为系统的核心部件,负责整个软件算法和通讯等功能的实现,它的功能要求与稳定性至关重要。本文首先对雷达数字板的总体结构设计进行了论述,并对数字板的核心部件DSP TMS320VC5502进行了简要的介绍。接着,本文从信号调理和A/D采样、三角波产生、外部存储接口、实时时钟、通讯接口、电源及复位电路等数字板的6大部分分别进行了详细的论述,最后对硬件电路中的抗干扰设计进行了简要的论述。通过实际的应用,数字板的功能性和稳定性满足实际应用的需要。 数字电路板硬件为系统的实现提供了一个平台,而软件则具体实现了系统的功能。本文首先通过对雷达软件的整体架构进行论述,使后继的驱动代码编写有一个提纲。然后,分别对信号采集、频谱分析、EMIF接口设计等低层驱动进行了详细的论述。底层驱动软件的编写为顶层算法和数字信号处理软件提供了针对于硬件电路的函数,实际应用已经对相关代码进行了验证。 由于系统射频前端输出的中频信号的信号幅度很弱,而且存在非常明显的三角波泄露,如果直接将这样的信号输送给后继数字信号处理单元,在现有的A/D采样率、采样精度和DSP的处理能力的前提下,无法获得较准确的车流量信息。系统通过中频电路板实现对信号的放大和滤波等作用。 本文最后给出了我们在外场试验的测试数据,和误差分析。从测试数据来看,我们的车流量检测雷达的稳定性和测量车流量的准确性基本达到了实际应用的需要。
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