RTMS工作原理、功能及應(yīng)用

1、RTMS工作原理、功能及應(yīng)用RTMS（Remote Traffic Microwave Sensor 遠(yuǎn)程交通微波雷達(dá)檢測器）是一種用于監(jiān)測交通狀況的再現(xiàn)式雷達(dá)裝置。它可以測量微波投影區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的距離，通過距離來實(shí)現(xiàn)對(duì)多車道的靜止車輛和行駛車輛的檢測。RTMS在微波束的發(fā)射方向上以2米（7英尺）為一層面分層面探測物體，RTMS微波束的發(fā)射角為40度，方位角為15度。安裝好以后，它向公路投影形成一個(gè)可以分為32個(gè)層面的橢圓形波束，這個(gè)橢圓的寬度取決于選擇的工作方式，并因檢測器安裝角度和安裝距離的不同稍有變化。40Range sliceRTMS 微波束及其投影RTMS 有兩種安裝設(shè)置和多種工作模式

2、。側(cè)向安裝時(shí), 設(shè)備安裝在路旁的桿子上, 保持微波的投影與車道正交, 分層面的波束能夠提供相互獨(dú)立的八個(gè)探測區(qū)域, 可適應(yīng)于不同道路狀況。被探測車道可以被定義為一個(gè)或多個(gè)微波層面。波束覆蓋區(qū)的寬度決定了探測道的長度。正向安裝時(shí), 設(shè)備安裝在龍門架上, 其微波束發(fā)射方向與車輛行駛方向一致。此種設(shè)置檢測器不能區(qū)分車道，因此必須通過調(diào)節(jié)好瞄準(zhǔn)角度來使微波投影對(duì)應(yīng)單一的車道。立柱正向安裝方式 龍門架或類似位置路側(cè)安裝方式RTMS微波區(qū)域內(nèi)的回波信號(hào)1.1車輛檢測1.1.1 檢測原理RTMS接收到微波投影區(qū)域內(nèi)各種表面的連續(xù)不斷的回波, 如人行道, 柵欄, 車輛以及樹木等。在每一個(gè)微波層面內(nèi)的固定物體回

3、波信號(hào)將形成背景閾值, 如果回波信號(hào)的強(qiáng)度高于該微波層面的背景閾值，則表明有車輛存在。在RTMS設(shè)置時(shí)，“背景獲取”可在30秒內(nèi)完成。在正常使用時(shí)也會(huì)經(jīng)常調(diào)節(jié)。例如，來自停止車輛的回波信號(hào)在30分鐘內(nèi)成為背景，檢測將被終止，車道對(duì)應(yīng)的輸出開關(guān)將被釋放。相反的, 當(dāng)車輛離開時(shí)，背景閾值會(huì)很快降至初始狀態(tài)，新的背景閾值在30秒回波信號(hào)背景閥值車輛護(hù)欄車輛車輛內(nèi)形成。最強(qiáng)的回波信號(hào)來自車輛的垂直表面的反射，水平表面(如車頂)將散射微波，回波信號(hào)較弱。接收到的回波信號(hào)的強(qiáng)弱取決于車輛的反射面，實(shí)際接收信號(hào)是多重反射信號(hào)的總和。有時(shí)來自各處的信號(hào)可能不是同一相位而導(dǎo)致信號(hào)會(huì)低于閾值，此時(shí)短暫的低電平信號(hào)

4、稱為零信號(hào)。為避免由零信號(hào)產(chǎn)生的誤判，RTMS對(duì)信號(hào)處理時(shí)引入一個(gè)參數(shù)“擴(kuò)展延遲時(shí)間(EDT)”， 持續(xù)時(shí)間短于EDT的零信號(hào)將被忽略。閾值和EDT是兩個(gè)參數(shù), 當(dāng)操作模式選定后其默認(rèn)值也就設(shè)置了。通過參數(shù)設(shè)置可以優(yōu)化檢測器的運(yùn)行。1.1.2 數(shù)據(jù)輸出對(duì)車輛檢測結(jié)果有兩種獨(dú)立的輸出方式:l 車道開關(guān)量：8對(duì)模擬開關(guān)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的車道，有車輛出現(xiàn)時(shí)，對(duì)應(yīng)車道的模擬開關(guān)閉合。開關(guān)可與交通控制器相連，用于車輛檢測(路口應(yīng)用方式)或用于交通流量檢測。一對(duì) 附加的開關(guān)量可用于故障保護(hù)操作，EDT修正和速度陷阱觸發(fā)等。l 串行接口：RTMS內(nèi)部固化軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)車流量、車道占有率、平均車速的檢測，并可以按照用戶

5、定義對(duì)車長分類。在統(tǒng)計(jì)周期結(jié)束時(shí)，對(duì)應(yīng)于各車道的累計(jì)數(shù)據(jù)可通過串行接口RS-232或RS-485輸出。l 數(shù)據(jù)輸出選項(xiàng): X3型產(chǎn)品一個(gè)可選的內(nèi)部DSS無線Modem ，它可以傳輸統(tǒng)計(jì)周期的數(shù)據(jù)或?qū)?yīng)的車道開關(guān)量信息。此外還可以選配以太網(wǎng)傳輸接口。1.2 環(huán)境條件和安全保護(hù)除了特別聲明以外，在下述氣候條件以及氣候條件組合中，設(shè)備均可以符合其定義的性能標(biāo)準(zhǔn)。l 周圍環(huán)境溫度范圍 -37 至 +74 攝氏度l 相對(duì)濕度5% 至 95%，非凝固l 風(fēng)速160 公里/小時(shí)l 下雨和其它降水100mm/小時(shí)l 電源尖峰涌值 1千伏 峰涌時(shí)間（上升時(shí)間= 1.2微秒, 持續(xù) 50微秒）。不同應(yīng)用模式的線路

6、、電源、輸出均符合IEC 1000-4-5 和 EN 61000-4-5 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)上內(nèi)置溫度補(bǔ)償器以避免RTMS不正常工作。為了克服特定環(huán)境下特殊溫度條件所帶來的負(fù)面影響，線路上必須包含這樣一個(gè)溫度補(bǔ)償器。印刷電路板上已敷上正形涂料，以保護(hù)設(shè)備不受濕度影響。除了對(duì)特別事項(xiàng)的特別聲明以外，設(shè)備的所有部件和配件，在離開設(shè)備表面1公尺的范圍外，均不會(huì)發(fā)出峰值大于55dB的噪聲。微波雷達(dá)檢測器可以抵抗的震動(dòng)符合IEC68-2-30(測試Fc)、NEMA TS-1(2.1.12)或相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。微波雷達(dá)檢測器可以抵抗的強(qiáng)烈抖動(dòng)符合IEC 68-2-27(測試 a)、NEMA TS-1(2.1.13部分)或

7、相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。1.3 微波射頻1.3.1頻率及功率微波雷達(dá)檢測器的頻率在10.525 GHz +/-25 MHz 的頻帶內(nèi)。設(shè)備符合FCC標(biāo)準(zhǔn)的第15部分中關(guān)于等級(jí)A的數(shù)字設(shè)備的限制，或無線管理委員會(huì)的相關(guān)條例。微波雷達(dá)檢測器不干擾其它任何設(shè)備，也不會(huì)對(duì)人體造成任何傷害。發(fā)射功率小于10微瓦。1.3.2 覆蓋區(qū)域微波雷達(dá)檢測器的覆蓋區(qū)域是一個(gè)橢圓形的微波投影區(qū)，最大檢測范圍為：l 仰角投影寬度 40 度l 方位角投影寬度 15 度l 范圍 3 至 60米1.3.3探測能力最大可檢測的車道數(shù)目不少于8個(gè)。車道的寬度可以由用戶以200毫米的步進(jìn)進(jìn)行調(diào)整。l 車道寬度：2米l 探測時(shí)間：用閉路連接器時(shí)

8、，時(shí)間間隔10毫秒。持續(xù)時(shí)間可編程控制在30毫秒到3秒之間。l 采樣周期：以10秒為間隔，最大可達(dá)600秒。1.4 功能特性1.4.1 性能微波雷達(dá)檢測器是一個(gè)實(shí)時(shí)再現(xiàn)的檢測器，設(shè)備適合安裝在路邊的立桿或橫跨路面的結(jié)構(gòu)上，并提供以下功能：l 再現(xiàn)在檢測區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)或停止的車輛l 按用戶所設(shè)定的數(shù)據(jù)周期（范圍從10至600秒）提供交通數(shù)據(jù)，并可以通過串行通信線傳輸?shù)狡渌O(shè)備。l 交通數(shù)據(jù)必須和代表每一個(gè)檢測車道的對(duì)線開關(guān)同步。l 在路邊側(cè)向模式中，8個(gè)車道中每個(gè)車道的數(shù)據(jù)必須包括以下內(nèi)容：1) 車流量2) 車道占有率3) 平均速度4) 有4個(gè)由用戶所定義的車輛長度分級(jí)l 微波雷達(dá)檢測器安裝在橫跨結(jié)

9、構(gòu)上（前方正向模式），必須監(jiān)測單獨(dú)一條車道并提供以下交通數(shù)據(jù)：1) 車流量、占用率、平均速度和車輛行駛方向2) 每一車輛的速度、行駛方向和長度3) 分級(jí)范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)車流量,多達(dá)7個(gè)速度分級(jí)和7個(gè)長度分級(jí)l 微波雷達(dá)檢測器允許用戶定義傳送數(shù)據(jù)的內(nèi)容l 微波雷達(dá)檢測器通過串行數(shù)據(jù)提供遠(yuǎn)程電源電壓指示（包括電池）1.4.2 測量精確度檢測器可以實(shí)時(shí)檢測到通過檢測區(qū)域的車輛，精確度可達(dá)95%以上。根據(jù)不同的使用模式、符合要求的安裝條件，設(shè)備可以達(dá)到以下精確度：指標(biāo) 側(cè)向錯(cuò)誤率 正向錯(cuò)誤率車輛通過再現(xiàn) +/-5% +/-2%車流量 +/-5% +/-2%車道占用率 +/-5% +/-2%平均速度 +/-

10、10% +/-2%每一車輛速度 不提供 +/-2%行駛方向 不提供 +/-5%長度分級(jí) +/-10% +/-10%采樣間隔 10ms 10ms1.4.3 機(jī)械性能微波檢測器封裝在一個(gè)結(jié)實(shí)的密封防水盒中，可以抵抗90公里/小時(shí)的風(fēng)速，可以暴露在潮濕或充滿粉塵的空氣中（NEMA 3R型外殼）。尺寸: 24x16x18.5 厘米 （9.5 x 6.25 x 7 英寸）重量: 2.2公斤（5 磅）安裝配件必須使用鍍鋅鋼、不銹鋼或鋁結(jié)構(gòu),使其可以支持20磅的重量。安裝配件包括一個(gè)球形連接器或其它允許使用的機(jī)械結(jié)構(gòu)，設(shè)備可以向兩個(gè)坐標(biāo)軸傾斜并固定，以達(dá)到最佳的覆蓋區(qū)域。1.4.4 電氣性能微波檢測器的工作

11、電壓為12-24VAC/DC，功耗不超過4.5瓦，或95-135VAC60Hz。電源可以由控制器集線盒上的電源變壓器提供，或任何其它可供使用的電源設(shè)備。微波檢測器內(nèi)置電源管理器，允許遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)和周期性關(guān)機(jī)。設(shè)備還具有低電壓和高電壓斷電保護(hù)功能，以保護(hù)電池。1.4.5 無線數(shù)字?jǐn)U頻射頻調(diào)制技術(shù)指標(biāo)射頻原理 無線跳躍擴(kuò)頻頻帶 902-928MHz ISM 頻帶工作模式 侍動(dòng)或中繼操作跳頻模式 64 模擬隨機(jī)可選序列發(fā)射功率 1mW, 10mW, 100mW or 1W 可選天線 內(nèi)置鞭狀天線或外部鞭狀波道式天線工作距離 可達(dá)3.0公里，由發(fā)射功率、天線和可視距離決定校驗(yàn)碼 CRC-16網(wǎng)絡(luò)編址 最大

12、值65535 地址碼加密組合 可達(dá)65535種組合接口 異步接口,AT命令集,隱式數(shù)據(jù)集無委標(biāo)準(zhǔn) FCC 標(biāo)準(zhǔn)第15部分認(rèn)可。許可在美國使用溫度范圍 -37 至 +70 C附加電源消耗正常工作條件下 1W1.4.6 RTMS標(biāo)準(zhǔn)安裝RTMS的標(biāo)準(zhǔn)安裝如下圖所示。RTMS通信方式便捷且公開通信協(xié)議，方便與具體集成系統(tǒng)配套,便于用戶二次開發(fā)軟件。輔助機(jī)箱: RS-232 連接器 變壓器 可選調(diào)制解調(diào)器交流電RTMS的標(biāo)準(zhǔn)安裝1.4.7 可靠性MTBF(平均無故障間隔時(shí)間)90000小時(shí)（10年）1.5 RTMS系統(tǒng)工作流程RTMS系統(tǒng)工作流程簡要敘述如下：1流程開始，RTMS、有線或無線Modem

13、和計(jì)算機(jī)處于正常工作狀態(tài)（如果采用太陽能電池供電、還要求太陽能電池處于正常工作狀態(tài)）。2車輛通過RTMS檢測器的檢測區(qū)，其車輛長度、車速、占有率、車型分類交通信息及設(shè)備狀態(tài)等技術(shù)參數(shù)被RTMS檢測到。3PC機(jī)通過有線或無線Modem與RTMS通信，讀取交通信息，并進(jìn)行處理。同時(shí)監(jiān)測RTMS工作狀態(tài)。4下一個(gè)流程開始。1.6 數(shù)據(jù)連接及通信1.6.1 電纜一條帶MS端接頭的電纜連接微波雷達(dá)檢測器和集線設(shè)備。電纜為微波雷達(dá)檢測器提供電源，輸出串行數(shù)據(jù)和每一個(gè)車道的對(duì)線開關(guān)，電壓可達(dá)300V AD/DC 100mA。一個(gè)接線盒或集線盒用于放置數(shù)據(jù)接頭，接線盒必須放置在所檢測車道的可視范圍內(nèi)，以方便設(shè)

14、備的原始設(shè)置或以后改變參數(shù)。電纜是UV-阻抗，型號(hào)AWG#20或#22的雙絞線，具有耐壓300V和耐105o C高溫的保護(hù)層。所有電源線、對(duì)線開關(guān)和串行端口線都是相互絕緣的。電源線和串行端口線都在設(shè)備內(nèi)有峰涌保護(hù)裝置。1.6.2 數(shù)據(jù)通信接口數(shù)據(jù)通信為全雙工的異步通信方式，支持TSS的NTCIP協(xié)議1209。它的設(shè)置如下: Opto-隔離 RS485 或 RS232，端口波特率2400-。 數(shù)據(jù)格式是標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制NRZ 8位數(shù)據(jù)、1停止位、無奇偶校驗(yàn)。 同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)聯(lián)接。 可以選擇使用一個(gè)整合數(shù)字?jǐn)U頻無線調(diào)制解調(diào)器。 可以選擇使用以太網(wǎng) (TCP/IP)協(xié)議。1.7 RTMS/ FTM

15、S系統(tǒng)應(yīng)用FTMS（Free Traffic Management System高速公路管理系統(tǒng)）是一個(gè)基于RTMS的實(shí)用可靠系統(tǒng)。使用公認(rèn)可靠的微波檢測器（RTMS）檢測交通數(shù)據(jù)，使用已有的光纖通信系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，使用EIS/FTMS專用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)道路交通狀況的監(jiān)控。此系統(tǒng)可以高精確度、可靠地運(yùn)行于各種氣候環(huán)境下。自從1995年在加拿大多倫多市通過了測試，其后在北美的多個(gè)地方也通過了各種各樣的測試。綜合整個(gè)系統(tǒng)可以為高速公路、快速公路等各種路況提供一個(gè)實(shí)用性強(qiáng)、快速實(shí)現(xiàn)、性能卓越、低價(jià)格、低維護(hù)和擴(kuò)展性強(qiáng)的管理監(jiān)控機(jī)制。RTMS（遠(yuǎn)程交通微波雷達(dá)檢測器）利用原有的立桿進(jìn)行安裝（路燈立桿，CCTV立桿等），并按照一定交通檢測基站所需要的密度懸掛RTMS和調(diào)制解調(diào)器集線盒。交通數(shù)據(jù)通過調(diào)制解調(diào)器傳送到已有的光纖網(wǎng)絡(luò)，并送回快速路管理中心。管理中心的FTMS軟件負(fù)責(zé)對(duì)