远程交通微波雷达检测器(RTMS)的深度解析

远程交通微波雷达检测器（RTMS）的深度解析

一、 概述

1.1 什么是RTMS

RTMS（Remote Traffic Microwave Sensor 远程交通微波雷达检测器）是一种用于监测交通状况的再现式雷达装置。它可以测量微波投影区域内目标的距离，通过距离来实现对多车道的静止车辆和行驶车辆的检测，并且利用雷达线性调频技术原理，对路面发射微波，通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析，检测车流量、速度、车道占有率和车型信息等交通流基本信息的非接触式交通检测设备。

1.2 RTMS的应用领域

RTMS主要应用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流调查站和桥梁的交通参数采集，提供车流量、速度、车道占有率和车型等实时信息，此信息可用隔离接触器连接到控制器或通过串行接口连接到其他系统，为交通控制管理、信息发布等提供数据支持。

1.3 RTMS的发展历程

1989年加拿大人Dan Manor第一个将雷达技术应用于智能交通行业，发明了微波车辆检测器。短短十几年间，微波车辆检测器已经经历了几代的变革：从模拟到数字、从单雷达到多雷达、从喇叭天线到平板天线:

模拟单雷达车辆检测器（感应式）数字单雷达车辆检测器数字双雷达车辆检测器阵列雷达车辆检测系统阵列雷达视频等技术融合综合车检系统 图错误！文档中没有指定样式的文字。-1微波车检器发展历程

我们从每一次的变革中看到，微波车辆检测器技术的发展和雷达技术、电子技术、计算机技术的发展紧密相关。

从雷达技术的层面上来说，数字阵列雷达技术从上世纪借鉴仿生学开始，在较短的时间内得到不断完善和提高。进入21世纪后伴随着数字电子技术和计算机处理能力的不断提升，数字阵列雷达的优越性得到了充分的体现：其多功能性、反应速度、分辨率、电子抗干扰能力、多目标追踪/搜索能力等都远优于传统雷达：

数字阵列雷达能在极短时间内完成监视空域内的扫瞄，目标更新速率极快； 数字阵列雷达分辨率极高，能取得目标精确位置； 数字阵列雷达能在恶劣的天气气候条件下正常追踪目标；

数字阵列雷达代表着雷达技术发展的必然趋势，它们是近代雷达变革的新技术和新体制的集中体现，是集中了现代电子科学技术各学科成就的高科技系统，所以现代化的精锐武器系统都以阵列的“平板雷达”为标准配备。

二、 RTMS的工作原理

2.1 雷达线性调频技术

线性调频信号可以获得较大的压缩比，有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率，所以

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线性调频信号作为雷达系统中一种常用的脉冲压缩信号，已经广泛应用于高分辨率雷达领域。直接数字频率合成(Digital DirectFrequency Synthesis，DDS)技术是解决这一问题的最好办法。在雷达系统中采用DDS技术可以灵活地产生不同载波频率、不同脉冲宽度以及不同脉冲重复频率等参数构成的信号，为雷达系统的设计者提供了全新的思路。

2.2 雷达技术

“雷达”是英文radar的音译，为Radio Detection And Ranging的缩写，意思是一种无线电检测和测距的电子设备，其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。

? 测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，

据此就能换算成目标的精确距离。

? 测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。

根据仰角和距离就能计算出目标高度。

? 测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷

达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。

从工作方式上来讲，RTMS微波车检器属于FM-CW Radar（调频连续波雷达），即通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制，其特点是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点，不存在距离盲区，具有比脉冲雷达更好的反

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隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点，且特别适用于近距离应用。

从雷达技术的层面上来说，数字阵列雷达技术从上世纪借鉴仿生学开始，在较短的时间内得到不断完善和提高。进入21世纪后伴随着数字电子技术和计算机处理能力的不断提升，数字阵列雷达的优越性得到了充分的体现：其多功能性、反应速度、分辨率、电子抗干扰能力、多目标追踪/搜索能力等都远优于传统雷达：

? 数字阵列雷达能在极短时间内完成监视空域内的扫瞄，目标更新速率极快； ? 数字阵列雷达分辨率极高，能取得目标精确位置； ? 数字阵列雷达能在恶劣的天气气候条件下正常追踪目标；

数字阵列雷达代表着雷达技术发展的必然趋势，它们是近代雷达变革的新技术和新体制的集中体现，是集中了现代电子科学技术各学科成就的高科技系统，所以现代化的精锐武器系统都以阵列的“平板雷达”为标准配备。

RTMS借鉴了高科技阵列雷达科技的精髓，创新性地将阵列天线技术应用于微波车辆检测器中，研发出了RTMS第四代产品－G4阵列雷达微波车辆检测器。G4采用8×8阵列天线，64个阵列天线轮询工作，每个天线均可完成微波信号发射与接收功能。

发射/接收天线

接收天线

发射天线

RTMS G4阵列天线

“双雷达”的天线

2.3 微波技术

微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，换算成波长则是在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称。微波频率比一般的无线电波频率高，但低于可见光，通常也称为“超高频电磁波”。RTMS的X3的发射波中心频率在10.525GHz，G4的发射波中心频率在24.125GHz，都处于微波频段，因此被称为微波车检器。类似的设

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备还有声波车检器、超声波车检器，分别工作在声波（20Hz至20000Hz）频段和超声波（大于20000Hz）频段。

电磁波谱图

微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性：对于玻璃、塑料和瓷器等非金属物体，微波几乎是穿越而不被吸收；对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热（例如微波炉的应用）；而对车辆外壳等金属类东西，则会反射微波。

衍射

另外，所有波的另一特性是“衍射”，也叫绕射，即波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象，一般来说，孔隙越小，波长越大，这种现象就越显著。微波车检器的波长一般在1cm-2cm，由于货车的体积一般比较大，当微波的波束在经过货车边沿时，同样会产生衍射现象，如下图。凭借高灵敏度接收天线，RTMS能够接收到二次衍射之后的被遮挡车辆的反射波，因此，RTMS微波车检器安装在路侧做交通数据采集时，能够解决一部分的大车

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