高清雷達測速系統方案-資料下載頁

　　

【正文】 MHz的頻率對信號進行采樣，因此保證了較高的轉換精度和快速的采樣速率。經A/D轉換后的數字信號送入KITOZERP進行頻譜分析估算多普勒頻率，經KITOZERP運算后轉換成km/h。 視頻采集通道 　 此部分主要由SAA7111A視頻采集模塊、擴展存儲模塊和CPLD模塊組成。 SAA7111A視頻采集模塊　　系統為方便獲取超速車輛信息，擴展了外部攝像頭接口，目前多數攝像頭都支持PAL/NTSC制式輸出。PAL/NTSC模擬視頻信號中不僅包含圖像信號，還包含行同步、行消隱、場同步、場消隱等信號。模擬視頻信號不方便遠距離傳輸，因此需將模擬信號轉換成數字信號，通過視頻壓縮算法傳輸至監控中心。SAA7111A集A/D與解碼功能于一身，既支持PAL電視制式，又支持NTSC電視制式，能夠很好地滿足本文的設計要求。　　本系統中SAA7111A 的初始設定為一路模擬視頻信號輸人，自動增益控制，625行50 Hz PAL制式，采用720576的分辨率和4:2:2YUV格式(16 bit的數字視頻信號輸出)，設置默認的圖像亮度、對比度及飽和度。由于本課題的圖像是黑白圖像，所以只需取8 bit的亮度信號即可從SAA7111A芯片中分離出狀態信號(行同步信號HREF、奇偶場標志信號RTSO、像素同步時鐘LLC,LLC的二分頻LLC2等信號)。 擴展存儲模塊 由于KITOZER320VC5502片內的RAM只有32 KB,系統需要較大空間存放視頻數據，因此本系統對存儲空間進行了擴展，擴展了64 KB的雙口RAM數據空間，雙口RAM主要用于存儲圖像，由于雙口RAM有2個獨立的訪問接口，對圖像的寫入（CPLD）和對圖像的讀出（KITOZERP）可以同時進行，有利于提高系統處理的速度和精度。并且也擴充了1塊Flash(不易失的重復可讀寫存儲器)存儲器。主要為了KITOZERP上電以后完成初始化加載程序(Boot Loader)，把固化在Flash 中的程序讀人KITOZERP的片上RAM或者片外RAM映射的存儲空間。 CPLD部分設計 由于本系統接口電路比較復雜，因此在SAA7111A的接口設計中采用CPLD完成。CPLD驅動控制SAA7111A視頻圖像采集，將采集數據存放于雙口RAM中。系統上電初始化時CPLD對SAA7111A進行配置。本系統選用Altera公司的EPM7128SLC84芯片，該芯片有門單元2 500個，邏輯宏單元128個，I/O引腳84個。在CPLD的設計過程中，采用了Altera公司的可編程邏輯器件和開發軟件Max+Plus Ⅱ。 串行通信接口 系統擴展視頻監控接口，輸入視頻信號經模數轉換后通過視頻壓縮算法打包通過串口傳送至監控中心，考慮到監控中心往往遠離測試點，因此串口傳輸視頻數據選用RS485傳輸方式。本設計選用MAXIM公司生產的MAX3160，它是一種可編程的多協議收發器，能支持RS232/RS485/RS422等傳送方式，其數據傳輸速率在RS485/RS422模式下可高達10 Mb/s,傳輸距離能達到1 200 m。系統采用MAX3160的RS485傳輸方式，MAX3160的8和16引腳分別和KITOZER320VC5502的SP3(KITOZERP第34引腳)、SP1(KITOZERP第37引腳)相連[2]。 LCD顯示部分設計 由于本系統的顯示只是簡單的4位車輛行駛速度，因此選用了1塊二線式串行接口的液晶SMS0401。SMS0401有VSS(電源地)、CLK (串口移位脈沖輸入)、DI(串行數據輸入)及VDD(電源正極)4個接口。本系統把KITOZER320VC5502的McBSP0定義成一般通用I/O 口，讓McBSP0的DX0連接液晶的DI口，McBSP0的CLKX0連接液晶的CLK，電源VDD和VSS分別接系統的3．3 V電源和地。然后用McBSP0的CLKX0模仿CLK信號，再從McBSP0的DX0依次輸出數據，完成液晶顯示。三、軟件設計 系統軟件的主要功能是實時采樣車輛的行駛速度，對超速車輛采集其視頻信號并把圖像數據傳送給主機。系統主程序流程如圖3所示，系統軟件分為系統上電復位初始化、速度采樣、視頻采集、壓縮編碼和數據傳輸5個主要模塊。系統上電復位后，系統對KITOZERP和CPLD進行初始化，初始化主要包括：CPLD通過I2C總線初始化SAA711工作模式設置；KITOZERP空間分配，EMIF的配置以保證外部存儲器的正常訪問；配置RS485串口模塊，設定DMA通道以及設定外部中斷，然后KITOZERP等待CPLD的中斷，DMA讀取數據，并進行編碼。當編碼結束后，KITOZERP把數據交付RS485模塊。通過RS485總線傳送至上位機，同時KITOZERP向CPLD發送空閑信號，通知CPLD繼續發送下一幀。 實驗結果與數據分析 車輛速度采集 以一高速公路行駛的現代紅色轎車為例，根據測試的需要，設置超速上限為100 km/h，將采樣的數據存于KITOZERP 2 048個RAM單元中，提取RAM單元數據經MATLAB處理后輸出波形如圖4所示。 根據式(1)知，如果需要算出車輛的行駛速度，需測得測速雷達回波差頻信號的頻率。目前，測試頻率的方法有經典譜估計方法和現代譜估計方法。經典譜估計方法總體來說方差性能較差，分辨率較低，不能適應高分辨率譜估計的需要。現代譜估計從方法上大致分為參數模型估計和非參數模型估計，前者有AR模型、MA模型、ARMA模型、PRONY指數模型等,后者有最小方差方法,多分量的MUSIC方法等。其中，AR模型的正則方程是一組線性方程,而MA、ARMA模型是非線性方程。而且AR模型易于反應信號的譜峰，本系統中的問題就是提取最大功率處的頻率，重點在于譜峰分析,所以AR模型比較符合系統的實際需要。AR模型的參數可以求解下面的方程得到。 多普勒雷達接收到的回波差頻信號經過A/D變換后輸入KITOZER320VC5502計算得到的功率譜波形如圖5所示。 kHz，由圖5估計出的波形經過譜峰搜索可以得到，估計后的頻譜最大值(多普勒頻率) kHz。根據式(1) km/h。計算得到誤差()/100％≈0．79％。可以看出,經過KITOZER320VC5502的運算估算出的多普勒頻率誤差在1％之內。 視頻圖像實驗結果 本系統實現了靜止圖像的實時壓縮和高速傳輸。采用標準JPEG壓縮算法，每秒鐘可壓縮并傳輸5幀5125128的灰度圖像，性價比極高。JPEG壓縮編碼主要由預處理、DCT變換、量化、Huffman編碼等流程構成。JPEG壓縮編碼時，需先將原始YcbCr空間的二維圖像分成88的數據塊，然后將各數據塊按從左到右，從上到下的順序分別進行DCT變換、量化、“之”字型(Zig—Zag)掃描和Huffman編碼(量化和Huffman編碼分別需要量化表和Huffman表的支持)[3]，此處不作詳細描述。視頻圖像數據存儲于雙口RAM中，提取圖像數據MATLAB顯示結果如圖6所示。 視頻圖像經JPEG壓縮后，通過RS485通信接口上傳至計算機，計算機終端通過解壓縮算法把圖像還原出來，解壓縮后效果圖如圖7所示。介紹基于KITOZER320VC5502 KITOZERP的雷達測速監控系統的設計和實現方案，該系統硬件設計采用KITOZERP+CPLD的方案,充分發揮了各自優勢,經過驗證達到較好的實時效果。由于應用了KITOZERP分析多普勒頻譜，頻率估計更加準確可靠，測速誤差在1％之內。該系統體積小、質量輕、操作方便，能夠滿足目前國內對速度檢測的要求，為交通管理部門對機動車速度的監控提供了重要手段。第十一章 雷達與激光測速儀的工作原理一、激光測速儀激光測速儀是采用激光測距的原理。激光測距（即電磁波，其速度為30萬公里/秒），是通過對被測物體發射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時間差，來確定被測物體與測試點的距離。激光測速是對被測物體進行兩次有特定時間間隔的激光測距，取得在該一時段內被測物體的移動距離，從而得到該被測物體的移動速度。二、激光與雷達測速的比較雷達測速儀 激光測速儀照射面 大，易于捕捉目標 小，可精確瞄準任一目標 測量時間 慢，易被反測速 快，不會被反測速 測速誤差 177。2km/h 177。1 km/h 最遠測距 800米 2400米 對人體影響：電磁輻射，對人體健康有害通過fda一級標準的904nm紅外線對人眼無影響，無輻射。發達國家的執法部門正越來越多地使用激光裝置測速。我國一些地方的交通執法部門也已開始引進使用激光測速裝置。隨著新式裝備的廣泛使用，單靠雷達探測器已不能提供足夠的保護。本文將解釋為什么激光信號更難探測。并將介紹幾款能夠提供足夠時間減速或干脆阻斷激光信號的產品和解決方案。三、激光測速槍的工作原理激光測速槍發射出一束狹窄的激光束射向目標車輛。一部分光波被反射回來。測速槍內的電腦可據此計算出車輛行進速度。激光測速時，操作人員將瞄準車輛易于反光的部位。一般順序首先是車牌，然后是車燈，也可能車頭發光的裝飾件。激光測速槍發射出一束狹窄的激光束射向目標車輛。一部分光波被反射回來。測速槍內的電腦可據此計算出車輛行進速度。激光測速時，操作人員將瞄準車輛易于反光的部位。一般順序首先是車牌，然后是車燈，也可能車頭發光的裝飾件。四、為什么雷達探測器對激光測速難以有效傳統的雷達槍發射出很寬范圍的雷達波，并在任何物體表面反射形成散射波。這種特點使雷達信號極易被測到。即使是對及時測速雷達也常常輕易提前報警。當雷達槍對周圍的車輛測速時，雷達探測器可輕易捕捉到那些散射出來的雷達信號。在300米遠的距離。并且不散射。所以雷達探測器只有在激光測速槍準確瞄準時才會報警。大多數情況下，報警前已經被瞄準，由于激光測速槍能夠在1秒內測出車速，你將不可能有足夠的時間減速。 幸運的是，目前市場上有幾種對策可供駕駛人選擇。分為主動型和被動型兩大類。主動型最好，最可靠的是安裝激光阻斷器。屬于主動型激光防衛裝置。根據第三方權威機構測評，護航者zr3，貝爾rx75+, 是目前市場上同類產品最可靠，最先進的激光測速防衛裝置。 被動型如果激光槍接受不到反射回來的激光波，他就不能計算出車速。被動型產品的原理是減少激光的反射。使激光槍需要幾秒以上的時間測出車速。和高端雷達探測器結合使用，便可爭取到足夠的減速時間。雷射測距原理為雷射對目標發射一個 光束 ,目標反射光波回到偵測器 ,得出光波往返所用時間 , ( 連續 測距) 加上目標的移動距離換算出速度 ,也就是測打出去后到反射回來的時間差 ,因為光速是一定的 ,就可以算出移動的速度。第十二章 拍照式雷達測速本產品不基于任何常用操作系統,。不象有的同類產品完全是雷達，攝象頭和導航儀的拼湊，只要一個部分有問題，那儀器基本上就癱瘓了。一、技術參數工作波段： K波段波束寬度： 177。5176。測速范圍： 5～321 km/h測速精度： 177。1 km/h存儲接口： USB、SD卡顯示區域： 〞TFT圖像顯示分辨率：320240拍攝圖片分辨率：768576工作溫度： 20℃～+60℃電池容量： 體 積： 130mm77mm77mm重 量： kg第十三章 微波測速雷達一、波測速雷達波測速雷達，是新一代高科技產品，廣泛應用于高速公路的車輛測速以及對各種高速移動物體速度的測量。單頭捕捉范圍20m，雙頭大于100m，尺寸40*60*62，,最快速度每秒1km。二、工作原理工作原理：被測物體移動時，由于直達波和反射波混合的結果在接收檢波器上混頻出差拍信號，該差拍信號的頻率和移動物體速度成線性關系。速度越快，差拍頻率越高，速度越慢，差拍信號頻率越低。被測物體與微波腔體振蕩器不移動時，輸出的頻率為零。，功率為20毫瓦，如作為測速用時，可采用高放大量的運放，并在運放回路采取帶通濾波器，以提高高放大倍數下的抗干擾性能。該振蕩器共有三根線，分別為地線，正電源線，混頻信號輸出線，工作電源為+8V直流電源，耗電約80毫安。因微波振蕩管對靜電敏感，請測試給該探頭供電的電源有無漏電現象，謹防220V的漏電，以免損壞該器件，要焊接時請拔下烙鐵電源，也切斷微波振蕩器的供電電源，工作時也請勿用手觸摸引線。嚴禁輸入直流電源碰線短路。 本探頭現輻射角度為70度，如需減小角度，在探頭外加金屬板屏蔽。（測程3) 微波遠程測速傳感頭用于車、船、飛鳥等目標的遠距測速m（試驗時大于m) 同時提供微波雷達測距傳感器（測程水面大于300m）收發采用雙頭，發送電壓DC8v(測速傳感器）\測距傳感器(DC+)接收+ （) ，腔體內包含混頻管震蕩管及收發諧振天線 （) 輸出信號為速度相對應的TTL輸出第十四章 手持激光雷達測速儀1 、 KITOZER 激光測速儀在各項性能均比雷達測速儀優越，在歐美等發達國家已普遍開始使用激光測速儀，雷達測速儀已屬淘汰產品，主要表現如下：1）激光的光速是每秒3億米，因此結果快速且精確； 2）激光測速儀可以準確取得一串車流中明確的目標車輛 雷達測出的只是最大體積車輛的速度，雷達波直徑46米(在相同范圍內雷達捕抓的目標相比之下就不精確、不清晰)； 3）激光測速儀可在下雨天、下雪天、在玻璃后測速； 4），能測定車輛加速瞬間的速度，而雷達測速儀反應慢且不能測定車輛加速瞬間的速度； 5) 激光測速儀精確度高，為177。1/公里/每小時； 6) 激光測速儀可測距離遠至2400米； 7）激光測速儀可測來往雙向車。 附：激光測速與雷達測速的異同 雷達測速的原理是應用多譜勒效應，根據接收的反射電磁波頻移量來計算出被測物體的運動速度。二者之主要異同如下： 雷達測速儀 激光測速儀 照射面 大，易于捕捉目標 小，可精確瞄準任一目標 測量時間 慢，易被反測速 快，不會被反測速 測速誤差 177。2 Km/h 177。1 Km/h 最遠測距 800米 2400米 對人體影響 電磁輻射，對人體健康有害 通過FDA一級標準的904nm紅外線對人眼無影響，無輻射 2 、產品性能描述及說明： 通過美國獨立激光測試機構Speed Measurement Laboratories認證： 1）是可測距離最遠的產品； 2）在下雨、 下雪 、有障礙物等惡劣環境下，本產品測試結果最佳。 附：與其他激光測速儀之比較 其他激光測速儀 美國KITOZER激光測速儀 速度范圍（km/h） 0320 0320 測速精度（km/h） 177。