發(fā)布時(shí)間：2018-08-23 12:08

【摘要】：微波車輛檢測器具有易于安裝維護(hù)、可全天候工作、檢測能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣闊。論文以調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulation Continuous Wave,FMCW)模式的微波車輛檢測器為對象,圍繞其基本原理、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、算法設(shè)計(jì)等內(nèi)容展開研究。論文首先闡述了FMCW微波車輛檢測技術(shù)的基本理論。分析了微波車檢器的測距原理,建立了理想狀態(tài)下三角波調(diào)制的中頻信號數(shù)學(xué)模型,并介紹了FFT運(yùn)算及常用的窗函數(shù),討論了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中存在的干擾。此外,針對實(shí)際使用環(huán)境中可能存在的雜波干擾,論文探討了雙斜率三角波調(diào)制信號提高檢測精度的基本原理。其次,論文對FMCW模式的微波車輛檢測器進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。論文選用IVM-297傳感器作為微波收發(fā)模塊；為實(shí)現(xiàn)雙斜率三角波調(diào)制信號,論文設(shè)計(jì)了一種利用DDS技術(shù)的調(diào)制信號發(fā)生電路,產(chǎn)生上升沿與下降沿頻率不同的三角波,同時(shí)設(shè)計(jì)了可變系數(shù)的線性放大電路,對調(diào)制信號的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)；針對微波反射信號的功率會隨著距離增大而快速衰減的問題,設(shè)計(jì)了衰減補(bǔ)償電路；論文通過FPGA對系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻,設(shè)置采樣頻率,并利用Linux系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn),提出了FPGA+ARM的電路結(jié)構(gòu),分別討論了各模塊電路的實(shí)現(xiàn)；此外,還探討了FPGA程序和FPGA接口Linux驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。最后,論文對FMCW模式微波車輛檢測器的中頻信號處理算法進(jìn)行了研究。為了更直觀地顯示中頻信號及其頻譜,同時(shí)便于設(shè)置相關(guān)參數(shù),論文在PC端開發(fā)了中頻信號處理軟件,利用加窗FFT運(yùn)算對中頻信號進(jìn)行了時(shí)頻變換；為了驗(yàn)證距離與中頻信號頻率之間的關(guān)系,論文進(jìn)行了單一目標(biāo)和多目標(biāo)的距離檢測實(shí)驗(yàn),并對測距公式中的掃頻帶寬參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定,確定了車檢器的測距精度；論文應(yīng)用背景差法進(jìn)行了目標(biāo)檢測,并為實(shí)驗(yàn)場景中的模擬車道設(shè)置了流量檢測閾值；此外,論文還對車型分類的實(shí)現(xiàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了探討。綜上,論文對FMCW模式微波車輛檢測器進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì),為今后進(jìn)一步的研究打下了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Microwave vehicle detector has the advantages of easy installation and maintenance, all-weather operation, strong detection ability, and has a broad application prospect. In this paper, the microwave vehicle detector in FM CW (Frequency Modulation Continuous wave mode is taken as the object. The basic principle, system implementation, algorithm design and so on are studied. Firstly, the basic theory of FMCW microwave vehicle detection technology is introduced. This paper analyzes the ranging principle of microwave vehicle detector, establishes the mathematical model of if signal of triangle wave modulation in ideal condition, introduces the FFT operation and window function commonly used, and discusses the interference existing in the realization of the system. In addition, in view of the clutter interference which may exist in the practical application environment, the basic principle of improving the detection accuracy of the double slope triangular wave modulation signal is discussed in this paper. Secondly, the FMCW mode microwave vehicle detector is implemented in this paper. In this paper, IVM-297 sensor is chosen as microwave transceiver module, in order to realize double slope triangular wave modulation signal, a modulation signal generation circuit based on DDS technology is designed, which produces triangle wave with different frequency of rising edge and descending edge. At the same time, a linear amplification circuit with variable coefficients is designed to adjust the amplitude of the modulated signal, and a attenuation compensation circuit is designed to solve the problem that the power of the microwave reflected signal will decay rapidly with the increase of the distance. In this paper, the clock of the system is divided by FPGA, the sampling frequency is set up, and the characteristic of the expansibility of Linux system is used, the circuit structure of FPGA ARM is put forward, and the realization of each module circuit is discussed respectively. The design of FPGA program and FPGA interface Linux driver is also discussed. Finally, the if signal processing algorithm of FMCW mode microwave vehicle detector is studied. In order to display if signal and its frequency spectrum more intuitively, and to set relevant parameters conveniently, the software of if signal processing is developed in PC, and the if signal is transformed by windowed FFT operation. In order to verify the relationship between the distance and the frequency of the if signal, the distance detection experiments of single target and multi-target are carried out in this paper, and the sweep bandwidth parameters in the ranging formula are calibrated, and the ranging accuracy of the vehicle detector is determined. In this paper, the background subtraction method is used to detect the target, and the threshold of flow detection is set for the simulated driveway in the experimental scene. In addition, the realization principle and experimental method of vehicle classification are also discussed in this paper. In summary, the FMCW mode microwave vehicle detector is studied and designed in this paper, which lays a foundation for further research.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U491.116

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本文編號：2199040