基于多普勒自动探测器的公路隧道交通智能无线预警装置

摘要

一种基于多普勒自动探测器的公路隧道交通智能无线预警装置，包括一个多普勒自动探测器、一台多普勒数据处理分析器、一个WSN无线传感网络模块和一个集中控制器，多普勒自动探测器实时监测整个隧道场景中运动目标，多普勒数据处理分析器分别与多普勒自动探测器和WSN无线传感网络模块连接，多普勒数据处理分析器实时读取多普勒自动探测器提供的交通量信息数据并依据相应规则处理这些数据，然后通过WSN无线传感网络模块远程传输给集中控制器。本发明可以及时沟通隧道内外信息，一旦隧道内发生事故，系统装置第一时间向后方司机预警并自动报警，隧道口及时阻止车辆放行，避免二次事故发生和加快人员救援、事故处理、现场清理修复隧道的工作。

主权项

一种基于多普勒自动探测器的公路隧道交通智能无线预警装置，其特征在于：所述装置包括一个多普勒自动探测器、一台多普勒数据处理分析器、一个WSN无线传感网络模块和一个集中控制器，所述多普勒自动探测器安装于公路隧道壁的上方，离地面2.5米高度，能有效实时监测整个隧道场景中运动目标即汽车，所述多普勒数据处理分析器分别与多普勒自动探测器和WSN无线传感网络模块连接，多普勒数据处理分析器实时读取多普勒自动探测器提供的交通量信息数据并依据相应规则处理这些数据，然后通过WSN无线传感网络模块远程传输给集中控制器；所述装置的预警方法为，安装于公路隧道壁上方的多普勒自动探测器实时监测整个隧道场景中运动目标即汽车，多普勒数据处理分析器实时采集多普勒自动探测器的原始多普勒数据，并将原始多普勒数据存储于多普勒数据处理分析器的数据存储器中，多普勒数据处理分析器的数据比较器查找数据存储器中的内容并读入到DSP处理列表，调用数据校正函数处理原始多普勒数据，处理后存储于DSP分析列表，再调用多普勒数据校正算法处理多普勒数据，并将处理后的多普勒数据存储于输出帧缓冲区，由WSN无线传感网络模块将缓冲区的多普勒数据经过无线传输方式上传于集中控制器，多普勒数据处理分析器还将处理后的多普勒数据与预设阈值进行比较，若需报警则多普勒数据处理分析器中的报警器报警输出，并通过WSN无线传感网络模块将报警信息上传于集中控制器；所述装置的预警方法中，多普勒自动探测器实时监测整个隧道场景中运动目标即汽车的方法为，由频率编程器合成一个固定频率为f₀的信号，一路由发射天线发射出去，一路往下进入I或Q通道所在的混频器；当有运动目标进入雷达探测范围时，运动目标反射回波由接收天线接收，然后将这个多普勒频移动信号送入混频器与之前的信号进行混频，最后经中频滤波处理即可得到含有多普勒信息的I信号或Q信号；分析I信号或Q信号，其中包含有一个多普勒频率f_D，多普勒频率的计算公式如下：$f_D=2f_0·\frac{v}{c_0}·cos\alpha$其中，f_D为多普勒频率，f₀为雷达的发射频率，ν为运动目标的速度，c₀为光速，α为运动目标的运动方向与多普勒自动探测器和运动目标连线之间的夹角；发射频率f₀选定为24GHz，计算出预期的多普勒频率f_D，并得到多普勒频率f_D与运动目标运动速度ν的对应关系。