引言
随着科技的发展与日益增长的交通压力，自动驾驶技术近年来受到了广泛的关注。传感器作为自动驾驶技术核心部件，通常采用视觉摄像头、毫米波雷达或激光雷达。其中，毫米波雷达因在恶劣天气下稳定的探测效果，具有不可替代的作用。
1雷达测速仪的工作原理
雷达测速的基本原理是：利用反射波的多普勒效应，在车辆接近雷达测速仪时，从车辆反射雷达测速仪发出的微波。根据发送波与反射波的频率差与车辆速度的比例关系，测量速度大致可以确定为现场的车辆速度。由于雷达测速仪采用反射波的多普勒效应，因此有必要将测距仪保持在距所测车辆一定距离的位置。
φ=0时，测速器产生的误差最小，因此在实际测量测速器发射的微波束时应尽可能保持与车辆行驶方向一致。当φ≥0时，雷达测速仪测量的速度略低于实际速度。同时，在运行雷达测速仪时，应注意待测车辆的交通密度不应过高，还应注意反流量对测量精度的影响。一般来说，随着车辆速度的降低，测量精度会降低，因此应在一定范围内控制要检查的车辆速度。
2基于电子栅栏车辆位置补偿的多目标雷达测速系统设计思路
雷达速度测量是通过测量雷达波发射频率和反射波频率之间的差异来计算机动车的移动速度。本文提出的多目标雷达测速系统模型，基于电子锁车辆位置补偿，由三个模块组成：电子锁辅助触发反应模块、电子锁触发反应模块以及信息处理和控制模块。其中，电子闭合辅助触发模块连接到信息处理控制单元，用于在车辆通过时触发光电信号的采集和传输；电子触发反馈模块连接到信息处理控制单元，用于在车辆通过时触发电子信号的采集和传输；信息处理控制单元适用于光电信号、光电信号接收和处理确定，并将判别结果的同步反馈传递给雷达测速系统，完成下一步取证工作。车辆驶至电网安装区和电气模块安装区时，分别触发光电传感器和电气传感器的工作，同时启动电子电网光电传感器和电气传感器的数据采集过程；信息处理和控制股接收和处理所收集的信号，对信号特征进行综合分析，并结合数据特征确定车辆的数量和状况；信息处理控制单元将判断结果传送给雷达测速输入系统，系统根据判断结果启动相应的采集证据程序。
3仿真系统子功能单元
3.1测速测距仿真界面
该测速测距仿真平台可实现以下功能。（1）空转打滑模拟仿真，包括单速传空转打滑、多速传空转打滑，以及空转打滑类型（单周期，多周期）设置，空转打滑时延设置；（2）传感器断线仿真，包括单传感器断线、多传感器断线；（3）传感器状态控制，包括雷达、加传状态的设置；（4）传感器数目控制，包括速传、雷达、加传的数目控制，速传的通道控制；（5）测速测距数据的显示和记录；（6）可进行上述功能的任意组合测试：如“单速传空转+雷达断线”，“单速传断线+加传失效”等。
3.2仿真方法与仿真参数
在数值仿真中，首先针对一定的线宽，产生仿真试验所需的大量随机相位噪声数据样本；然后分别对脉冲光情况和调频连续波情况的中频光电流进行能量谱解算；最后对多次解算结果的信号幅值、中频频率的偏差进行数值统计。在仿真中对频域的相对幅值进行了归一化处理，即认为无相位噪声时的频域幅值为1，计算每次仿真试验的频域幅值相对于无相位噪声情况下幅值的下降幅度；对中频频率的解算采用最大值法，即认为能量谱的最大值所对应的频率为中频频率。仿真参数参考了典型的相干激光雷达的参数。首先固定探测距离为50km，针对不同线宽情况对光电流的能量谱进行解算。可以看出：当激光线宽增加时，信号幅值期望值随之下降；当激光线宽小于10kHz时，幅值期望的下降幅度在1%以内，激光相位噪声对幅值的影响可忽略不计；当激光线宽为10～100kHz时，幅值期望下降幅度在10%以内，可以认为对探测性能的影响不大；当激光线宽超过100kHz时，信号幅值下降幅度随线宽的增加迅速增大，探测距离会受到较大影响。通过中频频率可解算出目标的速度信息。当统计样本较大时，解算出的中频频率将围绕准确的中频频率近似成正态分布。中频频率的标准差可反映出测速误差的期望，中心频率与理想情况下的中心频率的最大偏差可反映出测速误差的最大值。可以看出，随激光线宽的增加，测速误差随之增大。
3.3信号处理流程
对于改进的TDMMIMO雷达，三维探测算法FFT的具体信号处理步骤如下：步骤1：回波信号ad采样。步骤2：通道连接是指在相位中心重合的两个通道之间交替分布回波数据。步骤3：通道合并后的采样数据和剩馀通道数据同时处理为二维FFT，以获得距离多普勒矩阵。步骤4：信道连接后距离矩阵CFAR检测-多普勒和检测结果分组。步骤5：合并通道后，将检测到的目标的位置坐标保存到距离多普勒矩阵中，以获取目标的距离和速度信息。步骤6：在剩馀的六个通道和用于合并的一个通道中索引目标。步骤7：接收Tx2信道的目标相位补偿，根据δφ=δφ=π2nd，其中Nd=128是速度维的采样大小，n是信道融合后距离矩阵中目标速度维的坐标。步骤8：按通道顺序排列目标，并将零添加到FFT中。步骤9：检测在每个目标的角度维中计算的频谱，以获取有关目标角度的信息。
3.4限速位置的确定
在中国，高速公路的限速通常在不同情况下有所不同。高速公路允许的最高时速限制为120公里，部分路段时速为100公里。在某些坡度路线或高速公路隧道中，速度限制甚至可以达到80公里/小时，而在导流坡道上，速度限制通常为40公里/小时或30公里/小时。限速的位置还必须充分考虑实际道路状况。道路状况较差的路段的车速限制通常较低，邻近路段的车速限制变化一般不大。《公路工程安全评价规范》(JIGB05-2015)指出，相邻路段运行速度差时，运行速度协调良好──v85<10km/h，运行速度协调良好──v85为10~20km/h，运行速度协调较差──v85>20km/h，相邻路段之间速度差──v85>20km/h时，应调整相应的速度限制段，因此，在本实验中需要选取路况良好、视野开阔点进行测量，所测区段的运行车速与相邻路段的运行车速差大于20km/h，即该区段所得限速值同样适用于相邻路段。
结束语
本文提出的基于电子栅栏及压电触发辅助的测速雷达车辆判别的方法，可通过提前触发，判别雷达抓拍系统触发区域前端是否存在车主采取跟车、临时变道等手段规避超速违法抓拍的行为。该研究解决了以往多目标或单目标雷达无法有效判别同车道近距离跟车、触发区域临时变道等特殊场景条件下的车辆状态，可为超速违章抓拍提供可靠的证据，有益效果显著，适于应用推广。
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