基于调频连续波雷达交通结构物微形变高精度频率估计

交通结构物发生微形变会直接影响到结构物的整体安全和使用寿命,有效的监测可以起到及时维护的作用。基于调频连续波(FMCW)雷达的交通结构物微形变监测系统具有不受气候条件的影响,精度高的优点。基于FMCW雷达的交通结构物微形变的监测系统,回波差频信号的频率估计是实现结构物形变监测的关键。针对回波差频信号存在噪声的问题,小波阈值去噪后,联合快速傅里叶变换(FFT)和线性调频Z变换(Chirp Z-transform,CZT)算法,可以做到对频率快速高精度的估计。仿真结果表明该方法可以将噪声抑制和高精度频率估计有机结合在一起,实现对回波差频信号频率的高精度估计。     

基于调频连续波雷达的桥梁微形变监测系统研究

桥梁健康监测是桥梁管理与养护维修的重要内容,其获得的监测指标信息是了解桥梁结构整体使用状态及其损伤状况的重要依据。相对于其他监测手段,基于雷达干涉测量的桥梁微形变监测系统具有无需靠近或进入目标物等优点。然而,由于其技术门槛高,国外所开发雷达微形变监测系统的昂贵价格阻碍其在国内的广泛应用。本文中我们开发了基于调频连续波干涉测量技术的雷达微形变监测系统,实验证明该系统可进行多目标同时监测,且位移监测精度可达0.1 mm。     

DM-FMCW 车载雷达通信一体化系统设计

结合常用的车载调频连续波（FMCW）雷达和扩频通信技术，针对通信与目标探测相结合的综合波形设计、硬件实现等问题，研究了基于直接调制的调频连续波（DM-FMCW）的一体化系统，通过仿真结合理论推导验证信号合成方案的可行性，搭建一体化测试系统。结果表明：利用正交相移键控（QPSK）调制通信信号并不会影响雷达性能；一体化信号的通信误码率与 QPSK 信号相同，雷达速度分辨率为 0.1 m/s，距离分辨率为 1 m。     

基于物联网的公路交通运行状态评估与预测

交通事故与交通运行异常状态在公路上经常发生,对上游路段和相邻国省道带来严重的影响。通常,针对此类情况提前制定具有针对性的预案难度很大。如何在复杂路网环境下快速监测异常交通运行状态的发生并预测交通事件的影响范围,成为公路应急处置管理的基础。提出基于物联网技术对交通运行状态信息、气象条件、路面状况以及结构物状态的广泛感知,用于实时、快速监测公路异常事件的发生并预测复杂路网环境下交通事件发生后未来短时的交通拥堵发展态势的预测方法。该方法充分考虑了交通流、气象、路面条件以及结构物状态对交通事件下公路通行状态的影响。基于该方法,开发了公路网交通运行状态预测系统,通过实际数据的测试,该预测方法具有良好的监测与预测能力。因此,本文提出的技术可以很好地为公路应急处置提供快速、科学的决策支持,为公路运营管理提供服务。     

砂质地基沉井施工对周围环境影响研究

马鞍山发电厂扩建工程循环水泵房采用沉井基础。为了防止沉井施工导致周围结构物和建筑物桩基损坏,在沉井施工过程中进行水位、土体水平位移和桩顶位移监测。监测分析结果表明:土体的水平位移随着深度增大逐渐减小,随距沉井壁距离增大也逐渐减小;同时沉井的尺寸越大,对土体水平位移影响越大;桩基受土体位移影响发生位移并与土体位移保持一致,桩基经检测未发生破坏。     

基于变形轮廓线跟踪的结构整体变形监测方法

传统的结构变形监测通常依据数个"独立点"的变形观测数据,尚未全面把握结构整体及各个部分的变形分布,特别对于大型结构物,测量点众多,难以获得能够表征结构整体及局部安全状况的变形信息。针对该问题,提出一种基于图像透视变换和图像边缘检测处理技术的结构整体变形监测方法。针对桥梁等大型结构物周边地形地貌较为复杂,往往难以获取结构物立面正轴投影的数字图像问题,提出通过图像透视变换来间接获取结构物正视投影,使之较好反映结构物立面轮廓线形;考虑结构物轮廓线由于结构自身或外界原因可能存在局部缺陷的问题,提出基于影像轮廓线叠差算法消除边界局部缺陷影响的处理方法,使之较好地获取结构物整体连续变形;分别采用Sobel,Prewitt,Roberts,Log,Canny这5种边缘检测算子对结构正视投影图像进行边缘检测处理,得出Log边缘检测算子在结构整体变形监测中应用效果较好,边缘检测处理结果较为理想。将该变形监测方法应用到钢桁-混凝土组合梁的加载试验中,对各级加载工况下的试验梁全梁影像进行处理,并分别与传统"点式"测量(百分表)进行对比,结果表明通过该方法可获取试验梁全梁向的整体变形,具有较好的精度和可靠性,相比较于"点式"测量能更好地体现试验梁的整体位移和变形分布。     

混凝土路面裂缝分布GPR探测能力数值分析

以混凝土路面裂缝为探测目标,通过室内模拟试验和数值模拟分析研究探地雷达(GPR)对出露裂缝宽度和延展深度、倾斜裂缝及隐伏裂缝等各种情况的探测能力。研究表明混凝土中发育的出露地表或隐伏裂缝都会造成1.5G天线GPR探测剖面上混凝土界面同相轴断开,并伴随八字形异常存在;裂缝越宽,同相轴断开距离越大;裂缝延展深度并不能得到有效反映。对于倾斜裂缝,1.5G天线对倾斜角度及延展深度有很好的反映效果。雷达采样间距及裂缝含水量的变化均会对剖面产生影响。     

混凝土路面裂缝分布GPR探测能力数值分析

以混凝土路面裂缝为探测目标,通过室内模拟试验和数值模拟分析研究探地雷达(GPR)对出露裂缝宽度和延展深度、倾斜裂缝及隐伏裂缝等各种情况的探测能力。研究表明混凝土中发育的出露地表或隐伏裂缝都会造成1.5G天线GPR探测剖面上混凝土界面同相轴断开,并伴随八字形异常存在;裂缝越宽,同相轴断开距离越大;裂缝延展深度并不能得到有效反映。对于倾斜裂缝,1.5G天线对倾斜角度及延展深度有很好的反映效果。雷达采样间距及裂缝含水量的变化均会对剖面产生影响。     

考虑大气条件影响的自动泊车系统超声波雷达建模

超声波雷达是自动泊车系统最常用的环境感知传感器，而超声波雷达的精确建模是自动泊车系统仿真分析的难点。本文提出了一种考虑大气条件影响的超声波雷达建模方法，将空气温度、湿度、大气压力这3项大气条件纳入建模体系。首先分析了超声波雷达的工作机理，明确了超声波雷达模型应由检测范围模型与检测距离模型两部分组成；而后推导了大气条件、目标物特性和超声波吸收能量损失、传播能量损失之间的定量关系，建立了检测范围模型；并根据大气条件求解真实声速，进一步将距离真值修正为真实超声波雷达检测值，建立了检测距离模型；最后对建立的超声波雷达模型进行了测试验证。结果表明，所建立的超声波雷达模型可以精确模拟超声波雷达在自动泊车场景中的检测范围与检测距离。     

基于雷达的斜拉索索力非接触遥测技术研究

针对目前常规的接触式斜拉索索力测试传感器效率较低,且存在一些信号较弱需要人工辅助综合推算基频的情况,提出一种基于雷达的斜拉索索力非接触高精度遥测技术。该技术利用微波雷达所发射的无线电波遇到目标反射后的相位差变化,以较高频率和精度提取目标的位移值,单台雷达发射的扇面信号波可以远距离同时对多根斜拉索的中部振幅进行位移监测,位移数据经过傅里叶变换得到基频数据,结合斜拉索的长度和容重即可得到索力值。利用微波雷达对主跨232m的月湖桥在仅有环境激励条件下进行了索力测试,结果显示:索力测试过程时间短,频谱信号特征显著,验证了基于雷达的斜拉索索力测试技术的可靠性和先进性;雷达测试斜拉索索力技术具有较强的实用推广价值。     

基于电压频域特征和异常系数的动力电池故障诊断方法

动力电池系统是电动汽车(EV)的关键部件和主要故障源,因而提高动力电池故障诊断的效率和准确率显得尤为重要。基于此提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)和异常系数评估(ACE)的动力电池电压不一致性故障诊断方法。针对6辆发生故障或热失控事故的电动汽车和1辆电压一致性良好的电动汽车,基于其在新能源汽车国家监管平台的全生命周期运行数据,经过电压数据的数据清洗、数据变换等大数据预处理后,利用FFT技术时频变换,提取频域中的幅值作为故障诊断的特征参数;然后,引进基于Z分数理论的异常系数对故障程度进行定量评估,以实现故障单体的检测和定位;此外,针对存在多个故障单体的情况,基于单体异常率的计算,实现单体故障程度的判定和排序;在此基础上,详细分析电压数据长度及采样间隔、FFT采样点数对模型的影响;最后,与基于熵和Z分数的电压故障诊断方法进行比较。研究结果表明:在上述研究条件下,该诊断方法对于电压一致性良好的车辆未产生误报警,且可以有效地检测出事故车辆动力电池系统存在的电压不一致性故障;相比之下,模型平均计算准确率提高了3.25%,模型平均耗时仅为熵值模型的0.55%;验证了该方法故障单体定位更精准、数据适用性更好及计算速度更快的优点。该研究成果能有效实现动力电池电压不一致性故障诊断,具有较高的工程应用价值。     

智能网联汽车基础(六)--ADAS毫米雷达波

(接上期)毫米波雷达具有同时探测距离、水平角度及速度三个参数的能力。在智能网联汽车前雷达用于自适应巡航控制(ACC)、自动紧急制动(AEB)、前向防撞预警(FCW);后雷达用于盲点监测(BSD)、车道变道辅助(LCA)、后向碰撞预警(RCW)、车门开启预警(D0W)、后方交通穿行提示(RCTA)。     

ADAS应用中汽车的近场RCS仿真研究

文章使用基于3D电大尺寸仿真软件搭建ADAS应用场景,模拟不同场景下防撞雷达发射电磁波照射到目标车辆并返回到雷达的过程;通过仿真某种应用场景下目标车辆相对雷达不同距离时,雷达接收到的散射能量,根据雷达方程计算出目标车辆在不同距离下的近场RCS。分别将仿真中雷达接收到的散射能量与雷达在道路上实测数据归一化并进行对比分析,二者吻合较好,证明了仿真结果的正确性与可靠性。     

基于角毫米波雷达的目标筛选

随着ADAS系统在汽车领域的普及,基于角毫米波雷达的ADAS系统由于其成本低、环境适应能力强被广泛应用。其中,使用角毫米波雷达的盲区监测系统能够有效辅助驾驶员对车辆周围环境的感知。根据24GHz角毫米波雷达的特性,使用2个角毫米波雷达对驾驶员盲区进行辅助监控,建立基于角毫米波雷达的盲区监测系统。而毫米波雷达输出目标存在一定的误检,文章使用角毫米波雷达连续5帧数据,建立反馈目标值运动模型,对目标位置数据进行更新,使用K-means算法对检测目标数据进行聚类,使用聚类结果判断检测目标是否真实存在,以消除毫米波雷达的误检,从而实现角毫米波雷达的目标筛选。     

基于神经网络的智能驾驶模式识别研究

为满足智能驾驶汽车高级驾驶辅助系统(ADAS)功能研发和验证的需求,提高ADAS功能的准确性,设计了一款基于神经网络的智能驾驶模式识别程序,该程序由数据采集、目标检测、场景识别预测3个模块组成.数据采集模块利用ESR毫米波雷达、前置摄像头对交通环境及周围车辆的数据信息进行采集;目标监测模块通过控制算法选择判断触发各类A...     

基于DRFM与DDS的汽车雷达目标模拟器设计

雷达目标模拟器在汽车毫米波雷达系统的性能测试中具有广泛的应用,其性能指标直接关系到整个雷达系统的最终性能参数。文章提出一种适合多种波形汽车毫米波雷达的目标模拟设备,该模拟器采用数字射频存储(DRFM)技术和直接数字频率合成(DDS)技术,提高了系统精度,扩展了小距离覆盖范围。使用结果表明,该模拟器满足多种雷达波形体制的测试需求。     

夜间交通视频图像增强方法研究和应用

随着智能交通技术的发展,道路交通视频监控成为智能交通研究的热点,但是由于夜间光照不够,监控图像的视觉质量往往令人不满意,不利于交通安全分析.针对夜间照度不够条件下的交通视频图像存在的问题,在国家交通安全科技行动计划的支持下,课题六(区域公路网交通安全态势监测、评估及应急指挥)专题一(区域公路网交通安全信息采集关键技术及设备)对其作了研究.尽管常用的直方图变换方法能提高夜间照度不够条件下图像的视觉质量,但是常常存在伪边缘和过曝光等问题,不利于车牌识别、行人特征识别等后续图像处理.文中提出了改进的直方图变换方法,提高夜间照度不够条件下交通视频图像的视觉质量,加强道路交通安全的管理.      

汽车前方静动目标状态转移机理与分类算法EI北大核心CSCD

为解决利用雷达回波实现静止目标和运动目标的准确识别这一驾驶辅助系统的关键技术问题,本文中基于地面目标运动状态转移机理提出了一种基于时间窗的汽车前方静动目标状态分类方法。在地面静动目标运动状态与转移机理分析的基础上,将目标分为静止目标、同向运动目标、反向运动目标、起停目标和未分类目标等5类,建立了在固定时间窗内的目标运动状态的转移状态机模型,并确定了目标状态转移的条件阈值和时间窗长度,最终在驾驶辅助试验车上进行了前方同向或反向行驶车辆、树木等静止物体和制动停车车辆等各种典型工况下的识别试验,为实现基于毫米波雷达的自适应巡航与自动紧急制动的驾驶辅助系统的工程化提供了技术支撑。     

缓慢车道变换的交通拥挤分析

交通拥挤在一定程度上是由不规范的交通行为造成的,它影响着交通流运行,如缓慢车道变换可能造成交通拥挤甚至堵塞。文中以单方向二车道为例,从定性和定量两个方面分析了缓慢车道变换与交通拥挤的关系;以饱和度为指标,分析了拥挤与交通量和交通流密度之间的关系,得出到达车流量和车流密度越大,缓慢车道变换造成的交通拥挤越严重,需对缓慢车道变换加以管制的结论。     

不同因素对交通噪声预测的影响研究

通过对某高速公路沿线的声环境敏感目标的声环境质量现状监测结果的分析,利用《环境影响评价技术导则声导则》(HJ2.4-2009)中推荐的公路交通运输噪声预测模式,分析了交通量、路基高度、距离衰减等因素对道路交通噪声预测的影响特征,为交通噪声控制对策的研究提供更多的思路。