微波雷达推动自适应交通控制系统快速发展

繁忙的都市交通有望通过自适应交通控制系统（Adaptive Traffic Control System, ATCS）来加以改善，借助微波雷达的协助，可掌握交叉路口的交通状况，对交通信号灯进行适当的时间调整。本文将为您说明ATCS的发展现况，并介绍ADI公司的DEMORAD微波雷达解决方案。

微波雷达是ATCS的最佳解决方案

ATCS是一种可自我进行校准的控制解决方案，可根据实时交通状况自动调整交通信号灯的时间，以优化交通流量，是快速增长的智能交通系统（Intelligent Traffic Systems, ITS）市场的关键组成部分。当今的全球ITS市场价值为40亿美元，预计到了2022年将以33%的复合年增长率（CAGR）增长至220亿美元。

随着交通需求的增长和智能城市计划的日益普及，ATCS已成为越来越重要的投资领域。由于浪费时间在交通拥堵，以及连带的燃料浪费和空气污染影响，所造成的经济生产力损失的价值超过数十亿美元，因此急需对车流量进行管理的解决方案。

ATCS通常用于根据流量队列长度、平均交通流量速度、干线的交通时间／延迟、车辆停止次数、交叉路口延迟、意外事件（例如事故、施工或车辆故障）、行人运动等各种状态，来优化交通信号灯的时间。

采用ATCS有望将车流量增加50%，让行进移动时间减少25%，减少车辆的停止、事故和车祸的次数，可更快地应对各种交通状况和波动，减少燃料消耗和空气污染，也因为减少交通延迟，可望改善驾驶员的心情，并由于减少交通上的时间浪费，进而提高了经济生产力。

常见的ATCS侦测技术包括感应循环、摄像机、微波雷达与聚合手机信号，其中以微波雷达具有更多的优势。采用多通道微波雷达的ATCS由于安装简单，维护要求极低，因此是具有成本效益的解决方案，其可支持达200米的长距离，并不受到光线条件、灰尘、污垢或湿气的影响，多通道系统可以同时监控多个车道中的流量，也可以检测、跟踪和监控移动物体的速度和方向，并可以检测小至70 cm的物体。

以ADI公司基于24 GHz雷达的ATCS解决方案为例，其是全信号链的解决方案，采用了来自同一家供应商的完整比特到天线解决方案，多通道系统可针对多个对象进行检测和跟踪，具有更大的视野，与使用多个单通道雷达芯片相比，成本更低，并具有最佳角度分辨率、1.5倍检测范围、2倍灵敏度、低功耗等最先进的表现，与完全集成的单芯片雷达不同，具有无限制的设计选择，可轻松扩展为4的倍数个通道，拥有绝佳的灵活性和可扩展性。

为了加速客户开发微波雷达系统的开发速度，ADI公司推出了一款名为DEMORAD的24 GHz雷达系统级原型解决方案，具有全系统参考设计的应用开发硬件和软件，以应对那些致力于开发RF雷达作为传感技术的公司所面临的挑战。24 GHz雷达DEMORAD系统是一种新型微波雷达评估平台，具有开箱即用的软件示例，可在几分钟内轻松启动雷达传感器。DEMORAD支持雷达传感器产品的快速产品原型设计，可以测量传感器的目标／物体的存在、移动、角度位置，以及速度和范围等实时信息。

系统硬件解决方案包括RF天线和完整的RF至基带信号链，以及ADF5904（接收）、ADF5901（发送）、ADF4159（PLL）、ADAR7251（AFE），并包括ADI的ADSP-BF707 DSP，可快速连接到笔记本电脑／PC，具有易于使用的图形用户界面和雷达算法软件。Blackfin® DSP库提供雷达FFT和控制固件，只需要几分钟，用户就可以将平台系统插入带有加载软件的计算机中。使用软件GUI和DSP雷达支持的功能库，能提供24 GHz雷达芯片的全面软件支持，并可使用MATLAB®工具在PC上进行原始数据的后处理，可应用于雷达传感器软件设计，如2D/3D雷达FFT、CFAR和分类算法。

DEMORAD的传感器包含单个PCB，正面连接至24 GHz RF芯片组，集成2个发射器／4个接收器天线，反面有数据采集ADC和DSP，客户可在这个参考设计的基础上构建其最终产品设计。

DEMORAD使用FMCW雷达监测最远至200 m且分辨率约为75 cm的对象范围和速度。根据天线阵列设计，视野（FOV）方位角约为120°，仰角约为15°。通过组合数字波束成形（DBF）中的天线，DEMORAD使用DBF计算FOV中的角度信息。

DEMORAD可应用在交通监控和停车、UAV/无人机防撞和高度计、监控和安全系统等产品，其产品包装内含DEMORAD传感器，并包含软件的USB密钥、USB微型电缆与电源电缆。