智慧高速监测雷达的技术需求与落地案例

技术要求

1.全天时、全天候无差别工作

首先高速监测雷达需要全天时全天候无差别工作，在下雨和下雪时，雷达照样正常工作，衰减作用非常小。光学检测设备通常下雨下雪时可能由500米衰减到100米，但是雷达几乎没有衰减。

2.远距离、高精度检测

雷达要能够看得很远，检测距离要求>lkm,近端、远端检测保持同一定位精度v0.5m,相比之下，光学检测器对目标定位精度偏低，光学检测器、毫米波雷达检测器随着距离增大，定位精度（角度分辨率）线性下降。

因此，可基于高频80GHz波段提高雷达定位精度，同时通过远端高增益窄波束与近端大视角宽波束相结合的方式，来实现远端高定位精度。

3.多个高速运动目标高频次扫描

高速路上多同时出现几十几百个目标，需要对多个目标进行高频次扫描，车辆高速行驶情况下，雷达每次扫描间隔时间<70ms，否则容易丢失目标，且无法支持车路协同，但难点在于机械轴旋转360度扫描时间间隔通常大于250ms，此时容易丢失目标，推算出来的目标精度也不足。

4.全路段双向10车道高精度覆盖

雷达需满足10车道全路段高精度覆盖，否则在弯道、高速匝道、应急车道等位置易丢失目标，但是毫米波段功率受限，雷达不易同时满足远距离、大视场高精度覆盖，同时收发天线通道数有限，不易同时满足高分辨率。

解决方案就是采用低损耗、高增益、不同雷达波束同时覆盖1000m、10车道，采用稀疏阵列、MIMO等技术实现雷达虚拟孔径扩展，确保高分辨全覆盖探测。

落地应用（理工睿行）

1. 雄安新区荣乌新线高速

雄安新区的荣乌新线高速，理工睿行中标了CH1标段，在73公里长的高速公路上全线布设雷达，包括89套监测距离为一公里的雷达和101套监测距离为500米的雷达，探测距离达一公里的设备主要用于主路监测，500米则用于匝道监测。实际测试中，实时检测频率是70毫秒,轨迹跟踪准确率统计数据精度和事件检测精度均高于95%。

该项目能够实现两条髙速公路所有车辆唯一ID全域跟踪。在不同场景采用了不同布设方案。比如说当中间没有遮挡物的时候，就在龙门架的正中央布放雷达，两个雷达形成相互交叉重叠，接力监测，当中间有遮挡物的时候，把雷达放在两侧来实现覆盖。

2. 雄安新区京德一期高速

在京德一期高速上，布置了120套监测距离达1公里的超距雷达，测试指标和荣乌新线路一样。

存在问题

在实际布置当中，调试过程中也遇到了很多 问题，具体如下。

(1) 超长货车造成的目标分裂偶现。大车尺寸较大，散射强点多，频谱的特征和两个小车的特征相似，近距相比于远距，车头和车顶信号，更容易出现目标分类现象。此时进行多维度信息提取，来保证目标不分裂。

(2) 多雷达相互照射产生目标漏报、虚报现象。理工睿行设计了时间捷变、频率捷变以及时频同时捷变三种复杂频率编码波形，以正交性和信噪比最大为准则，不断迭代优化编码波形。

(3) 大车在远距时会进行航迹抖动，大车的散射重心随距离的变化引起位置的跳动，这个时候要采用仿真滤波系数减小目标抖动，平衡机动目标和正常行驶目标的平滑效果。

(4) 声屏障、防眩网、防落物网对雷达检测效果的影响，解决措施就是针对有特征的多径干扰，设计对应的措施进行假目标剔除。

本文摘自北京理工睿行科技有限公司总经理金烨在2021年中国智能交通年会智慧公路相关论坛上的演讲。