专利名称：一种高速公路绿色通道车辆雷达检测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于 雷达探测技术领域，具体涉及一种高速公路上的绿色通道车辆 雷达检测设备。
背景技术：
为了服务“三农”，进一步降低鲜活农产品的运输成本，稳定农产品的市场价 格，加大对农业生产的扶持力度，交通部规定，对在全国“五纵二横”高速公路的“绿 色通道”上行驶的整车合法装载鲜活农产品运输车辆，免收车辆通行费。在国家政策支持“三农”、促进民生的同时，部分绿色通道车辆却钻营国家政 策，利用混装、伪装等手段，在车辆内部装载大量非农产品，外部仅以少量的鲜活农产 品加以遮掩，逃缴高速公路通行费，导致了部分高速通行费流失，并且这一现象呈日益 增长的趋势，给国家带来了很大损失，影响了绿色通道政策的健康发展。为了保障国家
“绿色通道”政策有效执行，减少国有资产流失，必须严厉打击利用混装、伪装等欺骗 手段逃避缴纳公路通行费的违法行为。但是高速公路管理部门尚缺乏有效的绿色通道车辆检测手段。目前绿色通道车 辆检测主要依靠人工方法进行检查。一种是由工作人员进入车厢内用肉眼观察并手动检 查货物。具体操作是，当通过的待检验绿色通道车辆停止后，工作人员推动带有轮子的 移动扶梯到车辆后方，登梯进入车厢内查看，必要时手动搬移表面的一部分货物，检查 是否存在不符合绿色通道通行标准的物品。这种方法检查速度慢，工作人员的劳动强度 大。当车辆装载量大且货物堆积较高时，工作人员手动检查只能检查货物表层，不便于 检查货物深处。而当车辆完全装满时工作人员无法进入车厢内检查，因此这种方法的检 验覆盖率低；第二种是使用钢钎探查，通过的待检验车辆停止后，工作人员将一根带有 螺旋纹的长钢钎从车辆两侧或后方的任意部位扎入，抽出后检查钢钎螺旋槽内带出的货 物残留物是否和车辆装载货物的特征相符合。这种方式主观性大、检查速度慢、劳动强 度大，且漏检率非常高，对小型货车能够起到一定的作用。但是采用夹带、混装和伪装 偷逃通行费的车辆有大型、超长的集装箱式货车，钢钎无法从两侧插入且从后方插入时 探查深度远远小于车厢长度，钢钎探查法对集装箱式货车不起作用。另外钢钎探查法可 能会对运输货物产生一定的破坏作用，对运输高价格、易损坏农产品的绿色通道车辆采 用钢钎探查法进行检测时，往往会引起货运司机的不满。因此，绿色通道检测点急需一 种快速、高效的无损检测手段。已知的另一种正在考虑实施的检测方法是比重法。该方法使用地面内嵌式磅 秤来测重，当车辆开过磅秤时测整车重量，整车重量减去根据车型得到的车体重量得到 车辆装载货物的重量。然后用红外探测的方法可以得到车厢体积，货物重量与车厢体积 相除得到一个比重值，将该值和车辆装载货物类型的标准比重值相比较，看两者是否相 符，如果差值过大，则可判定所检测的车辆可能装载了别种类型的货物。但由于该方法 中的测重是在车辆运动过程中动态进行的，得到的是一个瞬时重量值，对同一辆车多次测量的 结果可能都不相同，因此货物重量的测量准确性不能保证；另外不同类型的货物 堆积的稀疏程度也不同，有些货物类型在车厢中放置时个体与个体之间的空隙较大，堆 积程度稀疏，如南瓜；而另一些货物类型在车厢中放置时个体与个体之间的空隙较�。� 堆积程度密实，如青椒，装载货物类型的标准比重值难以给定。而且实际中绿色通道车 辆在运输时可能一辆车上装有好几种不同种类的货物，这也给比重法的准确测量带来困 难。能够实现内部结构无损探测的方法主要有超声波检测法、X光检测法和核检测 法。超声波检测方法主要利用超声波的反射、折射现象来探测物体内部的不均勻性， 通常是对于同一种均勻、结构致密的介质探测其不连续程度，多用于金属探伤，而鲜活 农产品形状不规则、堆积程度稀疏，因此超声波探测方法不适用于农产品检测；X光检 测法以及核探测法分辨率高、成像直观，但是其设备运营成本高昂，而且对人体辐射较 强、安全性差，因而也难以应用在人流通行量较大的高速公路。
实用新型内容本实用新型为了克服上述现有检测设备及方法的不足，提供了一种高速公路绿 色通道车辆雷达检测设备。雷达检测法能够实现内部结构无损探测。电磁波可以透过树木、蔬菜和瓜果等 农产品传输，在电磁波传输过程中，鲜活农产品充当了电磁波的传输介质。电磁波在介 质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。 本实用新型的雷达检测设备正是根据电磁波的这个特征来工作的。电磁波的变化差异反 映出介质体的赋存形态、尺寸大小以及介质体间的分界面，另外，电磁波在不同介质中 传播的速度存在差异，不同介质对电磁波的吸收和反射能力也有差异。利用不同介质 在雷达检测设备中呈现的图像不同这一特征，可以检测绿色通道车辆是否夹带了违禁物品。本实用新型提供的高速公路绿色通道车辆雷达检测设备包括第一天线支撑框 架、第二天线支撑框架、第一雷达天线、第二雷达天线、单刀双掷开关、雷达主机和控 制计算机。所述的第一天线支撑框架和第二天线支撑框架都是用来放置雷达天线的。由于 绿色通道车辆一般分为顶部敞篷式货车和集装箱式货车两种类型顶部敞篷式货车的车 厢四周为金属档板，顶部敞开并加盖帆布；集装箱式货车为金属密闭型车厢，车厢后部 留有可以打开的车门。对顶部敞篷式货车进行检测时，使用第一天线支撑框架；对集装 箱式货车进行检测时，使用第二天线支撑框架。第一天线支撑框架为“门”字形支架； 第二天线支撑框架为带有轮子的小推车，小推车上装有可电动升降的横臂。第一天线支 撑框架上放置了第一雷达天线，第二天线支撑框架上放置了第二雷达天线。所述的第一雷达天线和第二雷达天线是同类型天线，由发射机和接收机构成， 可以同时发射和接收电磁波。第一雷达天线和第二雷达天线的开启和关闭以及各项参数 的设置受雷达主机控制。当第一雷达天线或第二雷达天线开始工作时，天线中的发射机 在雷达主机所给定的参数下发射连续脉冲信号，同时接收机接收回波信号并进行采样， 将采样后的数据返回给雷达主机。[0012]第一雷达天线吊装在第一天线支撑框架的中间位置，口朝下发射电磁波，波束 发射方向与地面垂直，对顶部敞篷式货车进行检测；构成第一天线支撑框架的“门”字 形支架的横杆和立柱都是中空的，连接第一雷达天线控制接口的电缆从第一天线支撑框 架的横杆和立柱中间穿过，并从第一天线支撑框架的一个立柱底部引出；第二雷达天线 用夹具固定在第二天线支撑框架的横臂上，对集装箱式货车进行检测；来自第一雷达天线控制接口的一条电缆线与来自第二雷达天线控制接口的另一 条电缆线通过单刀双掷开关与雷达主机的通信接口相连接，能够对顶部敞篷式货车和集 装箱式货车这两种车辆类型进行检测；通过改变单刀双掷开关的连通方向，雷达主机能 够在第一雷达天线和第二雷达天线之接进行切换；检测顶部敞篷式货车时，选择单刀双 掷开关的一个连通方向，雷达主机与第一雷达天线相连通；检测集装箱式货车时，选择 单刀双掷开关的另一个连通方向，雷达主机与第二雷达天线相连通；根据车辆类型选择单刀双掷开关的正确连通方向后，雷达主机控制第一雷达天 线或第二雷达天线的开启和关闭，并给定各项雷达天线参数；当第一雷达天线或第二雷 达天线开始工作时，第一雷达天线或第二雷达天线的发射机在雷达主机所给定雷达天线 参数下发射连续脉冲信号，同时第一雷达天线或第二雷达天线的接收机对接收到的回波 信号进行采样并将采样后的数据返回给雷达主机；所述的雷达主机接收到控制计算机发送的第一雷达天线的雷达天线的参数指令 和控制指令后，将雷达天线参数传递给第一雷达天线并控制第一雷达天线的工作状态； 同时通过在控制计算机上进行开始保存数据和停止保存数据的操作，在雷达主机内存储 两次操作时间间隔内第一雷达天线所接收的回波数据；雷达主机随后将该第一雷达天线 所接收的回波数据返回给控制计算机，并在控制计算机中做进一步的数据处理；所述的雷达主机接收到控制计算机发送的第二雷达天线的雷达天线参数指令和 控制指令后，将雷达天线参数传递给第二雷达天线并控制第二雷达天线的工作状态；同 时通过在控制计算机上进行开始保存数据和停止保存数据的操作，在雷达主机内存储两 次操作时间间隔内第二雷达天线所接收的回波数据；雷达主机随后将该第二雷达天线所 接收的回波数据返回给控制计算机，并在控制计算机中做进一步的数据处理。本实用新型对高速公路绿色通道的车辆进行检测时，利用车辆与雷达天线的相 对运动，获得车厢内部各区域的回波数据。对顶部敞篷式货车检测时，第一雷达天线 不动，顶部敞篷式货车运动，顶部敞篷式货车的运动等效于第一雷达天线本身的平移运 动。第一雷达天线固定在第一天线支撑框架的中间位置发射信号，顶部敞篷式货车从第 一天线支撑框架下方通过时，第一雷达天线就可以接收顶部敞篷式货车各个部分的雷达 回波数据。对集装箱式货车检测时，集装箱式货车不动，第二雷达天线运动，集装箱式 货车静止后，将集装箱式货车的后门打开，移动第二天线支撑框架到后门处，使固定在 横臂上的第二雷达天线对准集装箱式货车的车厢内部，并位于集装箱式货车的车厢两侧 的中间位置，横臂的升降带动第二雷达天线也做升降运动，同时发射波形并接收集装箱 式货车的 车厢各部分的雷达回波数据。这两种方式都可以完成对整个车厢内部全部填充 介质的探测。所述的雷达主机与控制计算机之间通过串行总线(Universal Serial Bus，简称为 USB)接口进行连接，雷达主机的电源接口与220伏电源相连供电。[0019]所述的控制计算机上安装有控制设备和处理数据的操作系统，可以控制整个设 备的运行，录取车辆的回波数据并进行处理和存储。控制计算机与雷达主机之间通过 USB接口进行连接。对车辆进行检测前，在控制计算机上的操作系统界面中，要根据当 前车辆的车型和装载货物调用已有的雷达天线参数文件，以便给雷达主机发送正确的雷 达天线参数。本实用新型分别对顶部敞篷式货车和集装箱式货车构建了不同的检测装置，有 针对性的对绿色通道车辆进行检测，具体检测时根据相应流程在控制计算机上进行操 作，完成车辆回波数据的录取和处理。对车辆回波数据进行处理前，同样也需要根据不同的车型和装载货物来设置不 同的处理参数模板，因此在检测前就要设置对应不同的车型和装载货物的处理参数模 板，数据处理时首先调用正确的处理参数模板，然后在控制计算机中对回波数据进行分 析和处理，以检测车辆是否夹带有违禁物品。控制计算机中还可以存储和记录相关数据和信息，每检测完一辆车，在控制计 算机中都会将该辆车的相关数据和信息存储在一个以车牌号命名的文件夹内，该文件夹 中包括车辆回波数据文件、操作系统的界面截图和记录了车牌号、雷达天线参数以及装 载货物类型的文本文件。最后可以形成一个及时存储的完备数据库，便于绿色通道检测 点的工作人员分析和记录，同时还可以备查。本实用新型的优点在于(1)本实用新型利用雷达设备来检测绿色通道车辆是否夹带了违禁物品，通过处 理接收到的车辆雷达回波数据，判断车辆是否符合高速公路绿色通道的可通行标准；(2)本实用新型的检测过程具有速度快、省时省力和检测准确率高等优点；(3)本实用新型对绿色通道车辆进行检测后会保存车辆信息，形成及时存储的完 备数据库，便于绿色通道检测点的工作人员分析和记录，同时还可以备查。
图1是本实用新型高速公路绿色通道车辆雷达检测设备的结构示意图；图2是本实用新型高速公路绿色通道车辆雷达检测设备控制流程图；图3是本实用新型高速公路绿色通道车辆雷达检测设备的工作原理图；图4是本实用新型顶部敞篷式货车检测装置示意图；图5是本实用新型集装箱式货车检测装置示意图。
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图中1.第一天线支撑框2.第二 天线支撑框3.第一雷达天线
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4.第二蕾达天线 5.单刀双掷开关 6.雷达主机7.控制计算机
8.顶部敞篷式货车9.金属柜__10.集装箱式货车 11.控制�？�
12.通信�？� 13.处理�？� __具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。本实用新型是对高速公路上行驶的绿色通道车辆进行雷达检测的设备，如图1所示，该设备包括第一天线支撑框架1、第二天线支撑框架2、第一雷达天线3、第二雷 达天线4、单刀双掷开关5、雷达主机6和控制计算机7。绿色通道车辆分为顶部敞篷式货车8和集装箱式货车10两种类型。为了能检测 这两种类型的车辆，需要两个不同的天线支撑框架第一天线支撑框架1和第二天线支 撑框架2。所述的第一天线支撑框架1为“门”字形支架，第二天线支撑框架2为带有 轮子的小推车，小推车上装有能够电动升降的横臂。第一天线支撑框架1的中间位置吊 装了第一雷达天线3，用来对顶部敞篷式货车8进行检测；第二天线支撑框架2的横臂上 放置有第二雷达天线4，用来对集装箱式货车10进行检测。顶部敞篷式货车8车厢四周为金属档板，顶部敞开并加盖帆布，对顶部敞篷式 货车8进行检测时，使用垂直竖立在地面上的“门”字形第一天线支撑框架1。第一天 线支撑框架1的设置高度要大于顶部敞篷式货车8的最大高度，不仅要保证第一雷达天线 3有足够的吊装空间，还要使从第一天线支撑框架1下方通过的顶部敞篷式货车8不会碰 撞到第一雷达天线3。顶部敞篷式货车8的最大高度为装载货物的最高点到地面的距离， 与车型和装载货物种类有关，实际应用中根据具体情况确定。集装箱式货车10为金属密 闭型车厢，车厢后方留有可以打开的车门，对集装箱式货车10进行检测时，使用第二天 线支撑框架2。不同类型的第二天线支撑框架2的横臂升降高度可能不同，选择小推车时 必须保证横臂可上升至集装箱式货车10的最大高度。集装箱式货车10的最大高度为车 厢顶到地面的距离，和车型有关，实际应用中根据具体情况确定。所述的第一雷达天线3和第二雷达天线4为相同类型的雷达天线，由发射机和接 收机构成，用来发射电磁波并接收回波信号。第一雷达天线3 口朝下，吊装在第一天线 支撑框架1的中间位置。构成第一天线支撑框架1的“门”字形支架的横杆和立柱都是 中空的，连接第一雷达天线3控制接口的电缆从第一天线支撑框架1的横杆和立柱中间穿 过，从第一天线支撑框架1的一个立柱底部引出。第二雷达天线4用夹具固定在第二天 线支撑框架2的横臂上。对顶部敞篷式货车8检测时第一雷达天线3不动，顶部敞篷式货车8运动，等效 于顶部敞篷式货车8不动，第一雷达天线3做平移运动。第一雷达天线3吊装在“门” 字形第一天线支撑框架1的中间位置，口朝下发射电磁波，波束发射方向与地面垂直。 当顶部敞篷式货车8从第一雷达天线3下方通过时，第一雷达天线3就可以接收到运动 车辆各部分的雷达回波数据。而对集装箱式货车10检测时，集装箱式货车10不动，第 二雷达天线4运动，第二雷达天线4固定在第二天线支撑框架2的横臂上；集装箱式货车 10静止后，打开后门，移动第二天线支撑框架2到距后门0.5米处，使第二雷达天线4位 于车厢两侧的中间位置，并正对车厢内部发射波形。横臂做升降运动的同时带动第二雷 达天线4也做升降运动，第二雷达天线4就可以接收到车厢各区域的雷达回波数据。这 两种方式都可以完成对整个车厢内部全部填充介质的探测。来自第一雷达天线3控制接口的一条电缆线与来自第二雷达天线4控制接口的另一条电缆线通过单刀双掷开关5与雷达主机6的通信接口相连接，从而达到能够对顶部敞 篷式货车8和集装箱式货车10这两种车辆类型进行检测的目的。通过改变单刀双掷开关 5的连通方向，可以使雷达主机6在第一雷达天线3和第二雷达天线4之接进行切换。检 测顶部敞篷式货车8时，选择单刀双掷开关5的一个连通方向，使雷达主机6与第一雷达 天线3相连通；检测集装箱式货车10时，选择单刀双掷开关5的另一个连通方向，使雷 达主机6与第二雷达天线4相连通。根据车辆类型选择单刀双掷开关5的正确连通方向后，雷达主机6控制第一雷达 天线3或第二雷达天线4的开启和关闭，并给定各项雷达天线参数；当第一雷达天线3或 第二雷达天线4开始工作时， 第一雷达天线3或第二雷达天线4的发射机在雷达主机6所 定雷达天线参数下发射连续脉冲信号，同时第一雷达天线3或第二雷达天线4的接收机对 收到的回波信号进行采样并将采样后的数据返回给雷达主机6。雷达主机6上有通信接口、电源接口和USB接口。通信接口通过电缆线与单 刀双掷开关5相连，雷达主机6与控制计算机7之间通过USB接口进行连接，雷达主机 6上的电源接口与电源相连供电。雷达主机6接收到控制计算机7发送的第一雷达天线 3的雷达天线的参数指令和控制指令后，将雷达天线参数传递给第一雷达天线3并控制第 一雷达天线3的工作状态，同时接收第一雷达天线3接收的回波数据；雷达主机6接收到 控制计算机7发送的第二雷达天线4的雷达天线的参数指令和控制指令后，将雷达天线参 数传递给第二雷达天线4并控制第二雷达天线4的工作状态，同时接收第二雷达天线4接 收的回波数据。控制计算机7上安装有控制设备和处理数据的操作系统，由绿色通道检测点的 工作人员来操作。操作系统由控制�？�11、通信模块12和处理�？�13组成，控制模块 11控制通信�？�12和处理�？�13的工作。一方面控制�？�11为通信�？�12提供雷达 天线参数，使通信�？�12向雷达主机6发送雷达天线参数指令和控制指令，将雷达天线 参数传递给雷达主机6并控制第一雷达天线3和第二雷达天线4的工作状态；另一方面控 制�？�11控制通信�？�12接收雷达主机6返回的回波数据，并将回波数据送到处理�？� 13中进行处理。检测绿色通道车辆时，通过控制�？�11中的开始保存数据和停止保存数 据的操作，在雷达主机6中得到两次操作时间间隔内第一雷达天线3或第二雷达天线4所 接收的回波数据，通信�？�12在控制�？�11的控制下从雷达主机6中获得回波数据，并 传递给处理�？�13做进一步的数据处理。控制流程如图2所示，一次录取数据的完整过程是控制计算机7中的控制模块 11发送雷达天线参数指令和控制指令到通信�？�12，通信�？�12将雷达天线参数传给雷 达主机6，并控制雷达主机6开启第一雷达天线3或第二雷达天线4，使之在正确的雷达 天线参数下开始发射电磁波；当有绿色通道车辆通过时，根据车辆的运动状态，控制模 块11通过通信�？�12向雷达主机6发送开始保存数据和停止保存数据的控制指令，使雷 达主机6保存两次操作时间间隔内第一雷达天线3或第二雷达天线4接收到的回波数据； 然后雷达主机6将保存的回波数据返回给通信�？�12，再通过控制�？�11传给处理�？� 13，并在处理�？�13中对接收到的车辆雷达回波数据进行后续处理，最终得到该绿色通 道车辆是否夹带有违禁物品的检测判断结果，处理�？�13将该检测判断结果通过控制模 块11在控制计算机7中的操作系统界面中给出，供绿色通道检测点的工作人员参考。至此就形成了 一个完整的控制流程。本实用新型利用电磁波在不同介电常数的介质中传播时的变化差异特性来检测 绿色通道车辆。电磁波在导电媒质中传播时，穿透能力是有限的。电导率越高衰减越 大，反射就越强。金属物体受到电磁波照射时，将会产生强反射。当电磁波穿过不同电 导率的物体时，由于反射波的强度不同，雷达回波数据会有相应的变化。以此为依据检 测绿色通道车辆是否夹带有违禁物品。通过测量反射回波和发射脉冲的时间延迟，还可 以测量违禁物品的高度。以顶部敞篷式货车8的检测方法为例，图3是雷达检测设备的工作原理图。假设 待检测的顶部敞篷式货车8的车厢内放置了一个违禁物品为长方形的金属柜9，其它部分 填充的是蔬菜。使用雷达检测时第一雷达天线3放置在第一天线支撑框架1的中间位置， 顶部敞篷式货车8从第一雷达天线3下方开过，等效于第一雷达天线3在静止不动的顶部 敞篷式货车8的上方朝着与车辆行驶方向相反的方向平移，以开始录取数据的时间点为0 时刻，图中实线表示的天线是第一雷达天线3平移过程中tl时刻的位置，此时发射的电磁 波直接照射到车厢底，虚线表示的天线是第一雷达天线3平移过程中t2时刻的位置，此时 发射的电磁波照射到金属柜9。在图3上方的坐标图给出了第一雷达天线3在tl和t2时 刻的发射波到对应的接收回波的时间间隔。在^时刻时，雷达波束透过伪装蔬菜，直接 照射到车厢金属底板，车厢底板反射的回波较强。通过测量这一强反射波的延迟τ ρ可 以计算出第一雷达天线3到车厢底板的高度Ii1 ；在^时刻，雷达波束透过伪装蔬菜，照射 到金属柜9，也产生一个强反射回波。此回波延迟为τ2，可以计算出金属柜9到第一雷 达天线3的高度h2 ； Ii1和h2的差值为金属柜9的高度。由于顶部敞篷式货车8的车厢四周为金属档板，顶部敞开并加盖帆布，检测时 第一雷达天线3在车辆上方对车辆进行照射。集装箱式货车10为金属密闭型车厢，只有 车厢后部留有可以打开的车门，检测时雷达在车厢后门处对车厢内部进行照射。这两种 类型车辆的检测装置不同，且每种类型的车辆还包含了很多不同的车型，车型不同则车 的长度、高度甚至结构都有很大差别，检测时的雷达天线参数可能都不相同。对装载不 同货物的车辆进行检测时，由于电磁波衰减系数不同，雷达的发射增益和接收增益也要 变化，不然会影响后续的数据处理，如果装载货物的衰减系数增大，发射增益和接收增 益随之增大，反之则减小。其中，接收增益要设置成非线性的，因为电磁波在介质中有 衰减，这一衰减相对于传播距离来说是非线性的，在接收雷达回波时，为了补偿这一衰 减，需要设置接收增益对雷达回波进行放大，考虑到衰减的非线性问题，在接收窗的长 度范围内设定接收增益时也需要将接收增益设置成非线性的。本实用新型中设置接收增 益时可在接收时间窗的范围内手动调节分段增益。具体操作是将整个接收时间窗长度均 勻分成八个区间，不同的区间可设置不同的增益值，取值范围是_30dB 50dB，在该范 围内可取任意值。根据实际应用中的接收回波延迟的时间长短和不同的装载货物类型， 设定各个区间的非线性增益值，形成了非线性分段接收增益。由于不同装载货物的衰减 不同，并且对顶部敞篷式货车8和集装箱式货车10检测时的雷达天线参数有较大差别， 应设置了不同的非线性分段接收增益。因此针对不同的车型和装载货物，建立了不同的 包括发射增益和接收增益在内的雷达天线参数文件，以供检测前调用。将适合不同车型 和装载货物类型的雷达天线发射和接收参数，分别存储在相应的雷达天线参数文件中。当有车辆通过时，控制计算机7根据车型和装载货物调取相应的雷达天线参数文件，向 雷达主机6发送控制指令，雷达主机6控制第一雷达天线3和第二雷达天线4在正确的雷 达天线参数下工作来录取数据。对车辆数据进行处理时，同样需要根据不同的车型和装载货物来设置对应的处 理参数模板，因此对不同的车型和装载货物类型存储一个对应的处理参数模板，以便数 据处理时调用。图4是顶部敞篷式货车8的检测装置示意图。当有顶部敞篷式货车8从第一雷达 天线3下方通过时，控制计算机7首先根据车型和装载货物类型调取雷达天线参数文件， 然后向雷达主机6发送雷达天线参数指令和控制指令，使第一雷达天线3在顶部敞篷式货 车8进入天线照射范围之前开始发射电磁波，同时录取回波数据，当顶部敞篷式货车8完 全通过第一雷达天线3照射范围后停止发射电磁波，此时可获得顶部敞篷式货车8各个部 分的雷达回波数据，将录取的回波数据返回给控制计算机7，调用对应的处理参数模板， 在处理�？�13中进行后续处理。图5是集装箱式货车10的检测装置示意图。当有集装箱式货车10通过绿色通 道检测点时，使集装箱式货车10停止后打开后门，将第二天线支撑框架2移动到车厢后 门处，调整第二雷达天线4到合适位置，使其正对车厢内部发射波形，并位于车厢两侧 的中间位置。控制计算机7首先根据车型和装载货物类型调取雷达天线参数文件，然后 向雷达主机6发送雷达天线参数指令和控制指令，使第二雷达天线4开始发射电磁波，然 后控制横臂的升降，带动第二雷达天线4也做升降运动来对车厢区域录取回波数据。以 第二雷达天线4从车厢顶部移动到车厢底部或从车厢底部移动到车厢顶部的运动为一个 完整的检测过程，之后可以使第二雷达天线4停止发射电磁波，最后获得了车厢各个区 域的雷达回波数据。在检测过程中需要保持第二雷达天线4勻速运动且不能停止，如检 测过程中第二雷达天线4做多次升降运动会延长检测时间，但并不会影响后续处理。录 取完车厢区域的回波数据后返回给控制计算机7，调用对应的处理参数模板，在处理�？� 13中进行后续处理。图4和图5中的虚线长方形的金属柜9代表了夹带的违禁物品，由于顶部敞篷式 货车8和集装箱式货车10与第一雷达天线3和第二雷达天线4的相对运动，第一雷达天线 3和第二雷达天线4发射的电磁波只在一段时间内照射到违禁物品，这时的回波数据与未 照射到违禁物品的回波数据有差异。对通过的绿色通道车辆录取雷达回波数据后，将回 波数据传送到控制计算机7，在处理�？�13中进行后续的处理过程，对得到的雷达回波 数据图像进行分析和处理，以检测顶部敞篷式货车8和集装箱式货车10是否夹带有违禁 物品。首先根据车型和装载货物类型调用相应的处理参数模板，在处理参数模板所给出 的参数值下进行处理。用搜索异常区域的方法可以检测车厢中是否有异常区域，如果有 异常区域则表明可能存在违禁物品，可以计算出夹带的违禁物品的分布位置；还可以由 货物表面回波轮廓的位置，计算货物装载体积率，以甄别不符合装载率要求的车辆。最 后夹带位置和货物装载体积率在控制计算机7中的操作系统界面中给出，供绿色通道检 测点的工作人员参考。本实用新型中的 控制计算机7中还可以存储和记录与被检测车辆相关的数据和 信息，每检测完一辆车，在控制计算机7中都会将相关数据和信息存储在一个以车牌号命名的文件夹中，不仅有对车辆所录 取的数据，还包括车牌号、操作系统的界面截图、 雷达检测参数和装载货物类型。最后形成一个及时存储的完备数据库，便于绿色通道检 测点的工作人员分析和记录，为控制计算机7中处理模块13的进一步完善提供基�。� 时这些数据还可以备查。
权利要求1.一种高速公路绿色通道车辆雷达检测设备，其特征在于，该设备包括第一天线支 撑框架(1)、第二天线支撑框架(2)、第一雷达天线(3)、第二雷达天线(4)、单刀双掷开 关(5)、雷达主机(6)和控制计算机(7)；所述的第一天线支撑框架(1)为“门”字形支架，第二天线支撑框架(2)为带有轮 子的小推车，小推车上装有能够电动升降的横臂；所述的第一雷达天线(3)和第二雷达天线(4)是同类型天线，由发射机和接收机构 成，发射电磁波并接收回波信号；第一雷达天线(3)吊装在第一天线支撑框架(1)的中 间位置，口朝下发射电磁波，波束发射方向与地面垂直，对顶部敞篷式货车(8)进行检 测；构成第一天线支撑框架(1)的“门”字形支架的横杆和立柱都是中空的，连接第一 雷达天线(3)控制接口的电缆从第一天线支撑框架(1)的横杆和立柱中间穿过，并从第一 天线支撑框架(1)的一个立柱底部引出；第二雷达天线(4)用夹具固定在第二天线支撑框 架(2)的横臂上，对集装箱式货车(10)进行检测；来自第一雷达天线(3)控制接口的一条电缆线与来自第二雷达天线(4)控制接口的另 一条电缆线通过单刀双掷开关(5)与雷达主机(6)的通信接口相连接，能够对顶部敞篷式 货车(8)和集装箱式货车(10)这两种车辆类型进行检测；通过改变单刀双掷开关(5)的 连通方向，雷达主机(6)能够在第一雷达天线(3)和第二雷达天线(4)之接进行切换；检 测顶部敞篷式货车(8)时，选择单刀双掷开关(5)的一个连通方向，雷达主机(6)与第一 雷达天线(3)相连通；检测集装箱式货车(10)时，选择单刀双掷开关(5)的另一个连通 方向，雷达主机(6)与第二雷达天线(4)相连通；根据车辆类型选择单刀双掷开关(5)的正确连通方向后，雷达主机(6)控制第一雷达 天线(3)或第二雷达天线(4)的开启和关闭，并给定各项雷达天线参数；当第一雷达天 线(3)或第二雷达天线(4)开始工作时，第一雷达天线(3)或第二雷达天线(4)的发射机 在雷达主机(6)所给定雷达天线参数下发射连续脉冲信号，同时第一雷达天线(3)或第二 雷达天线(4)的接收机对接收到的回波信号进行采样并将采样后的数据返回给雷达主机 (6)；所述的雷达主机(6)接收到控制计算机(7)发送的第一雷达天线(3)的雷达天线的参 数指令和控制指令后，将雷达天线参数传递给第一雷达天线(3)并控制第一雷达天线(3) 的工作状态；同时通过在控制计算机(7)上进行开始保存数据和停止保存数据的操作， 在雷达主机(6)内存储两次操作时间间隔内第一雷达天线(3)所接收的回波数据；雷达主 机(6)随后将该第一雷达天线(3)所接收的回波数据返回给控制计算机(7)，并在控制计 算机(7)中做进一步的数据处理；所述的雷达主机(6)接收到控制计算机(7)发送的第二雷达天线(4)的雷达天线参数 指令和控制指令后，将雷达天线参数传递给第二雷达天线(4)并控制第二雷达天线(4)的 工作状态；同时通过在控制计算机(7)上进行开始保存数据和停止保存数据的操作，在 雷达主机(6)内存储两次操作时间间隔内第二雷达天线(4)所接收的回波数据；雷达主机 (6)随后将该第二雷达天线(4)所接收的回波数据返回给控制计算机(7)，并在控制计算 机(7)中做进一步的数据处理。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路绿色通道车辆雷达检测设备，其特征在于，所 述的雷达主机(6)上安装有通信接口、电源接口和串行总线接口 ；通信接口通过电缆线与单刀双掷开关(5)相连，雷达主机(6)与控制计算机(7)之间通过串行总线接口进行连 接，雷达主机(6)上的电源接口与电源相连。
3.根据权利要求1所述的一种高速公路绿色通道车辆雷达检测设备，其特征在于，所 述的控制计算机(7)上安装有控制设备和处理数据的操作系统；所述的操作系统由控制�？�(11)、通信�？�(12)和处理�？�(13)组成，控制�？�(11)控制通信�？�(12)和处理�？�(13)的工作；控制计算机(7)中的控制�？�(11)发送雷达天线参数指令和控制指令到通信模块(12)，通信模块(12)将雷达天线参数传给雷达主机(6)，并控制雷达主机(6)开启第一雷 达天线(3)或第二雷达天线(4)，使第一雷达天线(3)或第二雷达天线(4)在正确的雷达 天线参数下开始发射电磁波。
专利摘要本实用新型公开了一种高速公路绿色通道车辆雷达检测设备，该设备包括第一天线支撑框架、第二天线支撑框架、第一雷达天线、第二雷达天线、单刀双掷开关、雷达主机和控制计算机。本实用新型利用雷达发射的电磁波在不同介质中传播时存在差异的特点，检测绿色通道车辆是否夹带了违禁物品，通过分析接收到的车辆回波数据，判断所检测车辆是否符合高速公路绿色通道的通行标准，具有速度快、省时省力和检测准确率高等优点。
文档编号G01B15/00GK201795996SQ20102012432
公开日2011年4月13日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者孟红飞, 尤政, 康省桢, 李军显, 段世忠, 江帆, 牛建强, 袁昊, 袁栋栋, 赵书敏, 赵方圆 申请人:河南高速公路发展有限责任公司, 清华大学
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