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微度芯创80GHz交通雷达在河南路口信号控制项目中的应用

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如何优化城市道路路口的交通信号控制一直是困扰城市交通发展的主要问题之一,而部署准确可靠的交通感知设备便成为优化信号控制的重要条件。全国各省市每年投入交通信控建设资金逾百亿,但目前仍有约70%的路口未安装交通感知设备。

随着国家十四五规划与新基建的大幕拉开,城市交通中车路协同、智慧路口不断发展,交通信控智能化与信号管控统一平台也逐步完善,而作为路口信控基础的交通感知设备也即将迎来前所未有的发展。

感知设备(检测器)与信号机的演变史

在交通信号控制领域,信号机需要检测器的支持才能做出准确判断,但检测数据质量又制约着信号机有效性。但无论效果如何,最终的结果呈现还是在信号控制上。这样的相互依赖关系,也造成了检测器与信号机的“相爱相杀”。

1928年,世界上第一台感应式信号机出现,同时第一台公认的车辆检测器也就应运而生。该检测器由一台安装于道路附近的麦克风改装,司机通过的鸣笛来触发检测器,信号机接受检测器信号后改变状态,车辆被允许通过。

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20世纪60年代至21世纪初,感应线圈开始长期被用作车辆检测器,其因技术成熟可靠,逐渐成为应用最广泛的车辆检测系统。感应线圈常被与SCOOT信号控制联用,以利用断面流量数据和交通模型,采用小增量寻优方法找出信号配时参数的最佳组合,从而控制信号机指挥成千上万个路口。我国自九十年代引入路口信号控制后,一直将其作为主要方案长期大量应用。但由于我国国情特殊,路面往复建设及施工质量等原因,线圈检测器故障率较高,后期应用效果欠佳。

而10年后,信号机信号控制也经历过集中联网、区域协调控制等阶段,检测器也由视频车检器替代了感应线圈。但因为主要检测数据和方法并没发生太多变化,且存在信号机平台不统一、区域集中优化难实施等问题,城市路口的信控仍长时间陷于被动挣扎状态。

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毫米波雷达--信号机的最完美搭档

雷达的历史最早可以追溯到1886年,Hertz发现电磁波的存在。

1937年,由Robert Watson-watt设计第一部可使用雷达 “Chain Home”在英国建成,二战期间雷达迅速发展。

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1982年,交通部公路安全工程研究中心研制成功了中国第一台雷达测速仪。经过近些年快速发展,现阶段,雷达技术上实现了“测速”—“测速+测距”—“测速+测距+测角”的技术演变,构建融合技术下的综合感知系统。

毫米波雷达是工作于4mm左右波段的电磁波,其具有检测精度高、全天候不惧雨雪等特点。

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珠海微度芯创生产的基于自研毫米波雷达芯片的交通雷达采用80GHz的毫米波频段,可对250米区域范围内,多达256个目标的车辆、行人进行实时位置、速度进行高采样率监测。

该交通雷达特别适合以南京莱斯为代表的新一代面向车路协同的分布式控制交通信号系统。此类系统主要将信号机升级为边缘主机,需要对路口区域进行包含且不限于断面流量、车道流量、区域变道跟踪、排队停止位置、平均通过速度、车型数据、行人通行等综合感知,并进行实时数据分析,优化生成最佳方案。


河南路口信号控制项目介绍

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微度芯创科技在近期完成河南某市路口雷达全覆盖测试,并与莱斯信息信号机进行联调,顺利完成了全部所需功能。

本项目覆盖双向四车道。在路口信号灯位置安装4台MCTR80-C 80GHz路况感知交通场景雷达。

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主要功能:

该雷达可以检测多个车道的排队起始位置、排队长度、排队车辆数、实时平均车速等排队信息,同时提供每辆车的车速、车型、车道号、占用时间等过车信息。

作为新一代信号机的配套设备,该雷达可优化十字路口红绿灯的配时方案,动态调整交通信号控制机的各车道红绿灯设置时间,提高十字路口的通行效率,减少拥堵。

主要特点:

◇横向覆盖双向4~8个车道,纵向覆盖250米,实现大场景多车道检测,实时输出每个目标的速度、位置等信息。

◇支持排队功能检测,提供每车道实时排队数据,并对车道的拥堵状况做出判断,发送拥堵信息。

◇涵盖传统微波车辆检测器功能,可提供信息包括:车速、车流量、车头时距、车型分类、道路占有率等信息。

◇支持交通事件检测,包括缓行、逆行、变道、异常停车等。

◇软硬件完全自主研发,支持定制化数据协议输出。

◇支持在线调试,可无线组网、易于安装维护及升级。

结论:

项目经过初期现场调试验证、与上位系统的数据联调、准确率优化等过程,完全达到甲方要求,数据可靠性、准确率、设备稳定性及适配度均完全达标,并受到甲方充分认可。本次测试也为后续批量项目的深度合作打下坚实基础。

未来与展望

该项目是我司交通雷达研制成功后第一次以核心雷达方案商身份进入城市路口的项目,此次项目的成功实施对我司交通雷达产品具有重大意义。

据不完全统计,2020年起,交通毫米波市场呈快速增长态势,市场规模同比增长超过30%,出货量增长超过100%。而车路协同市场也刚刚经过探索期,国家对于毫米波雷达及相关车路协同标准预计在2022年初将批量发布,包括城市路口信控感知与高速路侧智能感知等项目将开始大规模建设,毫米波雷达市场也将迎来属于自己的波澜壮阔。

微度科技作为国内仅有的几家自研毫米波雷达芯片自主留片的厂家,在芯片国产化与产品技术与质量方面有着得天独厚的优势。我们将本着开放、专注的原则,发挥清华人“行胜于言”的校风,以匠心精神打造中国的毫米波雷达精品,为助力智能交通发展与数字化交通建设贡献力量。