MPR微普微波车流量检测雷达
用户手册
中国科学院
上海微系统与信息技术研究所
上海慧昌智能交通系统有限公司
目录
一、MPR 微普微波车流量检测雷达概要 (3)
1.1检测原理 (3)
1.2产品结构及各部分主要功能 (3)
1.3产品特点 (6)
1.4技术参数 (6)
1.5应用领域 (6)
1.6检测精度和范围 (8)
二、MPR 微普微波车流量检测雷达安装和检查 (8)
2.1检查包装箱内装物品 (8)
2.2雷达与支架之间的装配 (10)
2.3雷达与电源控制箱之间的连接 (11)
2.4雷达正式安装前的检验 (13)
2.5安装环境 (13)
2.6 设备安装方法 (15)
2.6.1立杆结构 (15)
2.6.2立杆基础和安装 (16)
2.6.3线缆敷设 (16)
三、MPR 微普微波车流量检测雷达调试和使用 (17)
3.1软件运行环境 (17)
3.2软件安装 (17)
3.3软件使用说明 (18)
3.3.1 连接雷达 (18)
3.3.2 雷达工作模式选择 (19)
3.3.3雷达开启和停止 (20)
3.3.4雷达参数说明和设置 (21)
3.3.5雷达数据查询和导出 (25)
四、MPR 微普微波车流量检测雷达数据传输 (26)
4.1雷达数据有线传输方式 (26)
4.2雷达数据无线传输方式 (26)
4.2.1系统构成 (27)
4.2.2远程监控软件简介 (28)
4.3雷达数据通讯协议 (29)
4.3.1标准数据输出协议........................................................................ 错误！未定义书签。
4.3.2基本控制指令协议........................................................................ 错误！未定义书签。
五、MPR 微普微波车流量检测雷达故障排除 (31)
一、MPR 微普微波车流量检测雷达概要
MPR微波车流量检测雷达是中国科学院上海微系统与信息技术研究所和上海慧昌智能交通系统有限公司共同研制生产的一种道路车流量检测雷达，它利用毫米波测距原理检测多达22个车道运动或静止的车辆，实现对22个车道的车流量、占有率、平均车速、车型等信息的实时检测，并通过通讯接口把这些信息传到相关交通信息平台，为实施智能交通管理提供所需交通信息，最大限度地利用现有道路的通行能力。本产品可应用于高速公路、城市快速路及十字路口等的车辆交通信息采集。
1.1检测原理
MPR采用调频连续波体制（FMCW）。利用基于PLL的数字频率合成技术，产生中心频率24GHZ，调制频率高达1MHZ的数字式微波，其频率在时间上按三角波形规律变化，目标回波和发射机直接耦合过来的信号加到接收机混频器内。在微波传播到目标并返回天线的这段时间内发射机频率较之回波频率已经有了变化，因此在混频输出端就出现了差频电压，后者经放大滤波后进入数字信号处理单元。由于差频电压的频率与目标距离有关，所以经数字信号处理后的中频频率就可以直接标定为目标距离了。不同距离对应不同车道，信号的强弱则反映该车道是否有车辆存在，这就是微普雷达检测原理。
微普雷达车流量检测原理示意图如上图所示。安装于道路旁立杆上的MPR发射出在平行于车道和垂直于车道方向均具有一定张角（发射角和方位角）的微波波束（该波束可以覆盖八条车道），在路面投影出椭圆形微波“阴影”，微波束经路面和车道上的车辆反射后被雷达接受，通过混频产生差频信号，由于差频信号频率与距离相关，而信号强度与车辆是否存在相关，这样通过一定的数字信号处理便可以得到各车道的车流量信息。
1.2产品结构及各部分主要功能
微波交通信息采集雷达主要由天线、收发前端、中频信号处理、数字信号处理、信息传输等5大部分组成，其结构示意框图如图所示：
平面微带阵列天线：用于发射雷达发送前端产生的微波信号，同时对经目标反射回来的微波信号进行接收。
微波收发前端：微波收发（T/R）组件由全MMIC芯片采用MCM技术集成，采用与平面微带阵列天线一体化设计。
中频信号处理：主要由低噪声放大器和匹配滤波器组成。回波信号很小，经混频后的中频信号需要经过低噪声放大后才能作进一步处理，由于有用信号频率处于一定带宽内，因此需要对信号进行匹配滤波处理。经过中频信号处理后的中频信号将进入数字信号处理单元以获得道路交通流信息。
数字信号处理：主要由用于数据采集的AD芯片、用于数字信号处理的DSP芯片、用于数据存储的Flash芯片以及用于将DSP产生的数字三角波信号转化成射频前端所需要的调制三角波的DA芯片组成。经滤波放大后的中频模拟信号通过AD采样变成分立的数字信号送由DSP进行数字信号处理。同时DSP还产生用于收发前端信号调制的三角波经由DA芯片转换后馈入前端。
信息传输：主要由用于对雷达进行调试和控制的人机界面、用于信息无线传输的无线数传模块、用于有线传输（电缆/光缆）的接口组成。
1.3产品特点
MPR采用的是中心频率为24GHz的微波信号，因此具有高频微波的所有特性。
综合来说主要有以下特点：
1)自主研发，可根据需求更改数据输出接口和协议，且支持远程软件控制；
2)安装方便，维护简单。MPR侧向安装于道路边一定高度的立杆上，安装和维护时
不必中断交通；维护时将雷达取下来即可；
3)可同时检测多达双向12车道；
4)在恶劣气候条件下性能同样出色。微波雷达不受风、雨、雾、冰雹等影响。
与其它微波车流量检测雷达相比，MPR具有以下特点：
1)中心频率24GHz。这是自由使用频率，也符合欧盟关于车流量检测雷达的标准；
2)准确检测低速行驶车辆和静止车辆
3)自动屏蔽检测断面上的障碍物（如护栏、隔离绿化带等）
4)有效解决车辆压线行驶问题：当车辆不在划定的车道行驶时，可以通过逻辑判
断这辆车的交通数据，而不会判断为两辆车或检测不出这辆车
5)自动识别车道：具备自动车道划分功能，可准确的划分所检测车道；并具备车
道自动和手动相结合的功能，适应各种复杂环境。
1.4技术参数
?中心频率：24.125GHz；
?微波发射功率：小于10毫瓦；
?信号射角：53度；
?波形宽度（方位角）：6度；
?覆盖范围：0.5～78米；
?可检测车道：最多（双向）12车道；
?车辆分型：不少于5种（可根据定义任意划分）；
?车道宽度：2米-6米范围可调；
?分析范围：≤0.25米；
?采样周期：5秒～1800秒连续可调；
?探测时间：用闭路连接器时，时间间隔10毫秒；持续时间可编程控制在30毫秒-3
秒之间；
?安装高度：大于5米；
?离检测车道距离：大于0.5米；
?温度范围：-45℃～85℃（工业级）；
?湿度范围：0-95%RH；
?供电系统：220伏交流/12伏直流供电方式，额定功率为10瓦，配稳压电源。电源
冲击防护符合1980版IEEE587标准，C项（外部电源）。
?电源故障恢复：出现电源故障3秒内自动恢复；
?实际功率消耗量：≤ 4瓦；
?内置时钟：内置实时时钟，可独立工作，断电后仍有时间显示；
?通信接口：光电隔离的RS485或RS-232串行数据接口，波特率为9600～115200bps
可调；无级性接触器信号线，包括可反映装置工作状况第8对接触器信号线；支持外接DTU无线传输（GPRS、CDMA、3G）
?内置存储：所有的计划和车道结构的资料都采用存储方式保存，如果通信中断，一
旦恢复后，可由通信端口上传历史数据到便携电脑或控制中心，保持数据完整
?Flash容量：16M；
?整机连续工作能力：大于90000小时（十年）；
?平均故障维修时间：≤ 15分钟；
?机械性能：产品采用专用材料（LEXAN）外壳，符合NEMA4X和IP65标准。配有通用
球型固定支架可在两个轴向角度可调；
?重量：1千克。
1.5应用领域
MPR适合使用于任何需要道路交通车流量检测的应用。如：
?便携式临时微波车流量检测雷达（单机版）
?定点路段预报系统
?高速公路交通监控系统
?大范围的交通监控网络
?字路口红绿灯智能控制系统
?大型停车场智能泊车引导系统
1.6检测精度和范围
二、MPR 微普微波车流量检测雷达安装和检查
2.1检查包装箱内装物品
(1) 检查装运包装箱是否损坏。如果发现包装箱破损，请保存好包装箱及填充材料，直
至完成设备完整性检查和雷达的机械和电气性能检查。
1套MPR包含1台雷达和安装附件以及电源控制箱共两大件。
(2) 请确认包装箱内包括以下物品及可选附件（见图）。
雷达包装箱内物品：
车流量检测雷达， 1台；
雷达连接电缆线（6M）， 1根；
雷达安装支架， 1个；
支架固定螺丝附件包， 1包；
相关软件电脑光盘， 1张；
用户使用说明书， 1份；
产品出厂检测报告， 1份；
产品合格证， 1张。
电源工控箱内物品：
雷达电源控制箱， 1台；
安装附件包， 1包；
220V电源插件， 1套；
安装示意图， 2张。
（3）按用户需要可另配置额外选件（见图）
GPRS/CDMA DTU 无线调制解调器（传输选件）
2.2雷达与支架之间的装配
(1) 用固定螺丝从支架底部洞孔穿过，并旋转螺丝与雷达底部支架相固定。（如图1）。
图1
(2) 根据实际情况，调整雷达方位角，并通过固定旋钮用螺丝刀加以固定。（如图2）。
图2
2.3雷达与电源控制箱之间的连接
(1) 控制箱功能
控制箱主要将交流220V电压转24V直流电压，以给雷达供电。
(2) 控制箱结构
控制箱主要由以下几部分组成：电压转换器、过压漏电脱扣器、金属导轨、接线端子、标准2P电源插座、220V进线插座以及连接线。
控制箱主要工作原理如下图:
(3) 雷达与控制箱的连接
使用雷达附件中的连接电缆线，一端为金属7芯防水插头，直接与雷达底部的插孔
图3
电缆线另一端分别为标准DB9信号接口、2P中频信号输出口和2根24V电源线（如图4）；
图4
将这一端由控制箱底部进线孔穿入，并在控制箱内的接线端子处正确接入红黑两根导线（红线为24V＋，黑线为24V－）并用螺丝刀拧紧固定（如图5）。
图5
7芯连接电缆接脚说明：
1-----------信号+ 棕色
2----------串口2脚蓝色
7----------串口3脚绿色
5----------串口5脚黄色
3----------24V + 红色
4----------24V－黑色
2.4雷达正式安装前的检验
雷达正式安装前的检验，我们提供了两种方案：
A : 利用中频信号采集卡（选件）。需要特定的经过培训的工作人员，利用相关的
器材工具进行检验，我们可以提供上门为您调试。
B : 利用软件界面。可以利用我们附送的电脑光盘中的界面软件；按照软件说明，
正确连接雷达后，把雷达对向空旷处，再对向附近（5米以外）的铁制结构的物品处，以此往复，查看软件界面是否有计数，如有计数则说明雷达正常。
2.5安装环境
MPR具有两种基本的安装模式，分别是路边侧赂模式和前方正向模式。路边侧向模式可以使用一台MRP同时监测多至8条车道，并提供每条车道的交通信息。前方正向模式，用一台MPR实时监测一条单一条车道的交通情况。
安装示意图如下：
侧向安装方式：
如图所示，我公司雷达产品一般采用侧向安装方式，安装高度不小于5米，离第一条检测车道距离不小于0.5米，安装角度θ为30°~60°,检测双向车道时中间隔离带高度不高于2米，产品可安装在符合安装条件的现有路灯杆或是监控杆上。
MPR安装位置参数计算公式：
(1)L/H=tan(β) 2)(L+L1)/H =tan(β+α) (3)θ=β+α/2
例安装高度H=6m，距离第一车道距离L=1m，4车道宽度为L1=16m,而已知MPR信号射角α≤53°
(1)tan(β) = L/H=1/6≈0.167 H=L/tan(β)=1/0.167≈5.98
(2)tan(β+α) = (L+L1)/H=17/6≈2.83
(3)θ=β+α/2=cot0.167+52/2≈9.5+26.5≈36°
双向侧向安装方式：
如图所示，当路面级差较大或路中隔离带太宽可采用双向侧向安装方式，同一检测断面两台雷达安装距离不小于15米，安装高度不小于6米
门架安装方式：
如图所示，MPR可安装在现有的道路门架上。
2.6 设备安装方法
2.6.1立杆结构
雷达采用侧向安装时需在道路路侧或中央隔离带内立杆，立杆选用镀锌钢管制作。地面高度7米，杆体直径为159毫米，上部为安装横臂，横臂长280毫米（雷达产品附带），雷达安装高度为6.5米，距第一条检测车道4米，雷达与检测道路为垂直90度，雷达与安装横臂使用简易云台连接（雷达产品附带），可以垂直上下转动，以调整雷达的最佳安装角度；立杆下部采用法兰盘与混凝土基础联接。（详细请看附件CDA图）
2.6.2立杆基础和安装
混凝土基础应提前预制，并在路口引取符合规范要求的接地线。基础采用明挖法施工。基底应先整平、夯实。地脚螺栓事先进行热浸镀锌处理，镀量350g/m，预埋时其方向应与底座法兰盘保持垂直。施工时如遇有平曲线路段，调整预埋法兰盘的方向，使其纵向中心线与行车方向保持一致。基础施工完毕，地脚螺栓外露长度控制在30－50mm以内，并对外露螺部分加以妥善保护。施工基础时要注意预埋穿线管，基础按设计要求进行养护后方可进行立杆安装。引取或新做地线的接地电阻< 4欧姆。在混凝土基础达到最大强度后准备立杆。立杆前要注意把接地线引至杆内，在引线孔至机箱出线孔，机箱至雷达的位置串好拽线铁丝。检查杆是否有倾斜，横臂低头现象，及早做出解决方案。最后拧紧固定螺丝。
2.6.3线缆敷设
线缆敷设方式有两种：架空及管道敷设。管道敷设为优先选择。敷设线缆时管道内严禁有接头。所有接头要在手井或人井内接续。线缆敷设完成后做好线缆标记以备检修。如采用架空方式，应先在立杆上拉钢丝并紧固，然后依托钢丝固定电缆。具体走向依据现成环境确定。
三、MPR 微普微波车流量检测雷达调试和使用
MPR通过附带的配套后台软件能对雷达的参数进行设置以及对工作状态下的雷达进行控制。界面友好，实现了人机互动，即使对计算机或者雷达探测等相关知识不熟悉的情况下也能得心应手的使用，并可按用户需求进行修改。
3.1软件运行环境
操作系统：Windows XP 、Windows 2000、Windows98/ME
软件支持：Microsoft Access, Microsoft Excel
控件支持：如果本机没有安装Visual Basic，先安装MSWinSck.ocx控件
3.2软件安装
为了方便用户，雷达调试软件分为绿色免安装版和完全安装版两个版本，用户根据需求自行选择。
绿色版使用说明：
1、打开光盘，找到“绿色免安装版”文件夹，双击打开。
2、可看到一个控件注册图标，双击，文件夹下的三个控件
便自动进行注册（如下图），MPR雷达接收调试界面就可以使用了。
3.3软件使用说明
打开MPR调试软件，界面如下图所示，雷达界面上端有十一个按钮。
3.3.1 连接雷达
点击菜单栏上的“连接雷达”按钮，进入连接雷达界面。串口可以通过电脑的设备管理器，查看所能使用的对应的端口，如COM1，再输入雷达编号，出厂时默认编号001，最后看下面的波特率是否与相连接的雷达对应；雷达的出厂时的串口默认波特率为19200bps，用户如需要调整串口波特率请在专业人员指导下操作，可调整范围为9600～115200bps。检查完毕后，点击“连接雷达”按钮界面显示“正在连接雷达，请稍候”，2秒钟后显示“已经连接到雷达”则连接成功，如果显示“无法连接到雷达”，请检查串口和雷达编号是否对应以及电源是否正常供电。
软件与雷达联机后，雷达处于待机调试状态，可根据需求修改相应参数。
点击菜单栏上的“断开雷达”按钮，雷达与调试界面断开联系，此时雷达处于正常工作状态。
3.3.2 雷达工作模式选择
雷达默认的工作模式为脱机工作模式，此时雷达的车流量信息更新方式为问答式；软件与雷达连接成功后，用户点击“工作模式”按钮，选择联机工作模式，此时雷达的车流量信息更新方式为定周期主动上传，用户可根据需要选择适用工作模式。
3.3.3雷达开启和停止
点击“开始接收”按钮，MPR即开始正常工作，雷达的数据更新默认周期为5秒，且为整点开始更新（每分钟的00、20或40开始发送数据），界面显示如下：