SPECTR微波车辆检测器

SPECTR
微波车辆检测器用户手册俄罗斯奥利维亚公司
一、系统简介
SPECTR微波交通检测器Microwave Vehicle Detector（简称检测器）是基于非接触式探测方式线性调频的超高频信号原理，对路面发射微波，通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析，检测车流量、速度、车道占有率和车型等交通流基本信息的非接触式交通检测器。

SPECTR微波交通检测器主要应用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流量调查站和桥梁的交通参数采集，提供车流量、速度、车道占有率和车型等实时信息，此信息可用隔离接触器连接到现行的控制器或通过串行通信线路连接到其它系统，为交通控制管理、信息发布等提供数据支持。

图1 SPECTR微波车辆检测器
检测器可安装于路侧立柱或类似结构上，具有安装维护方便，不用破坏路面，不影响交通(不需要停车封路)，技术先进，成本低等特点。

且安装调试时，具有专业的设备调试软件辅助，能快速准确的对设备进行调试安装。

设备提供数据实时传输、数据保存、数据下载功能。

对于数据包我们提供专业的软件，可对数据进行分析处理，生成所需的文字或图像报表，提高工作效率，让您事半功倍。

二、工作原理
1．微波车辆检测器工作原理
微波车辆检测器是一种用于检测交通状况的检测器，它利用连续频率调制波（FMCW）实现对多车道车辆的实时检测。

SPECTR检测器发射一束微波同时接收物体（目标）反射波，根据反射回来的波形及频率差异来判别车辆、车型、车速和车道。

所发射微波的中心频率为10.525GHz，频率带宽为40~50MHz，发射的微波断面分辨率为0.6m。

图2 连续频率调制波示意图
2．微波特性
非接触式微波探测：应用微波原理，侧面安装，通过微波探测得出实时检测结果，与线圈、视频等其它检测方式，具有不破损路面、安装维护不阻断交通、全天候工作、不受环境影响等等优点。

全天候工作：与其他交通检测技术不同的是，检测器采用了3 厘米波长的微波，不受雨滴，冰雹和雪花等影响，可以实现全天候工作。

衍射：衍射是指微波绕过阻碍物前进的特性，波长越长衍射越明显。

衍射性能使得检测器能够检测到被大车挡住的车辆（可见光的衍射很小）。

由于被挡住的车辆反射微弱，检测器并不能探测到所有被挡住的车辆，通常60%被完全挡住的车辆都能被检测到。

为了降低完全遮挡情况的发生，检测器的安装高度应尽量高，比如高于地面5 米。

防震性：与其他依赖视角的检测器不同，检测器拥有0.6 米的车道距离分辨能力，因此它不会受到安装立柱的晃动而带来的误差影响，部分误差也属于系统误差。

三、技术规格
1．微波信号和覆盖区域
中心频率10.525Ghz
频带宽度40~50Mhz
输出功率20mW
纵向面作用角度45±5
横向面作用角度10±2
覆盖范围4~60米
最大可检测车道数8条
2．检测精度
检测项目% 错误率
单车道的实时检测5%
单车道的车道占有率(侧向模式) 5%
单车道的车流量(侧向模式) 5%
单车道的长车流量(侧向模式) 10%
车道探测分辨率 1 米
时间分辨率10 毫秒
3．机械特性
设备尺寸：160x230x240mm
重量：3Kg
外包装采用KOMATEX柯美泰微发泡板
防护等级符合IP-65标准
检测器为设备安装提供横向和纵向旋转调节支架
4．接口
标准RS-232 接口——实时的数据通讯和存储数据下载接口
这个接口可以连接GPRS 无线传输模块或有线基带/频带MODEM 进行
实时数据传输。

通讯协议：波特率9600，数据位8 ，停止位1 ，奇偶
校验位无。

各车道TTL电平接口——实时电信号
5．电源要求
工作电压：15~30V，AC / DC
功耗：6W
掉电自动恢复：5秒内
6．环境条件
工作条件
温度范围：-30 ~ +60℃
湿度范围：25℃下相对湿度98%
大气压：60~106.7kPa（460~800mmHg）
电压波动：±10%
风速范围：小于160 km/h
下雪（下雨）：量不大于100mm/h
运输和存储
温度范围：-40 ~ 80℃
湿度范围：0-95% RH
7．可靠性
该设备设计、制造符合交通信号控制设备国际通用规格，在规定条件下工
作，可昼夜连续工作，其平均无故障间隔时间（MTBF）满足：MTBF≧90000 小时(10年)。

四、技术特点
1.多道性
多数检测器是单道设备，在多车道的公路上应用时，在每一安装处都需由多个检测器单元组成。

因此带来高额的成本和复杂的安装，并且随着单元和布线的增加使得可靠性下降且更不便于维修。

检测器能够根据车的长度探测在多达8 条车道的每一条车道上的车的类型、道路占用率、流量和平均速度。

由于检测器的安装高度在 5 米左右，所以可方便地放置在现有的电线杆上的。

多道性使检测器平均在每一条车道上安装的方便性、可靠性、稳定性方面的性能价格比很高。

2.全天候
因为SPECTR检测器微波感应器使用的是3厘米微波，由于微波具有绕射和衍射特性，所以不受兩、雪、冰雹的影响，同时外壳的防水设计，以及防太阳暴晒的特殊材料，检测器无疑是一个全天候的车辆检测器。

除了微波检测器以外，所有的检测器在天气变化时维持良好的运行都有困难。

被动视频和短波红外线设备不能在雾、大雨、和雪中运行。

当早晨和傍晚太阳位置很低时，视频图像系统会出现运行问题（由于它们主要是根据车灯来监测，所以占有率的读入很成问题）。

超声波检测器非常容易受到由风引起的震动的影响，从而产生误报。

检测器作为一种真正的实时再现的雷达设备，由于它的波长长，能够全天候工作。

3.准确性
微波检测器独一无二的区域检测能力可使它从多角度应用，而其它检测器则很难维持这种准确性。

单一车道正向实时探测：速度、车流量精度高于98%
侧向8车道：错误率低于5%
侧向平均速度：错误率低于10%
侧向车流量、道路占用率、长车流量：错误率低于5%
4.可靠性
检测器的外壳采用了符合NEMA-4X 和IP-65 标准的防水设计，产品经过了交通部交通工程监理检测中心的产品检测，可靠性得到了很好的保证。

同时，检测器内置蓄电池模块，在发生通信中断或断电的情况下，检测器将采用蓄电池供电，并将数据暂存于自身的存储单元，一旦通信回复正常，检测器就将自己存储的设备重新发送到服务器上。

5.灵活多变的通信方式
检测器的数据传输有无线和有线两种方式，可以根据不同的应用情况进行灵活选择，其供电也可采用有线供电和太阳能蓄电池两种方式，使得检测器可以灵活的适应不同的复杂应用情况。

6.侧向安装
所有可选择的检测器都是正向架空安装设备，即仅可安装在标志桥或过街桥上面。

这就限制了它们在有很多桥或需要在常规路口新建桥的部署。

进一步说，
在安装和维修时，检测器下方的道路必须被关闭。

检测器能够在不中断交通的情况下安装在现有路侧电线杆上的离路检测器，而且安装不会造成交通中断，在安装时最多需要路边围栏。

7.低价格
检测器高的性价比解决方案来自于它平均每条路的低价格，安装简单，免维护，高可靠性和易于快速更换。

另一个节省开销的优势在于许多种应用中不需要控制器。

检测器在内部能够处理多种需要的交通参数（如车流量，道路占用率，平均速度和长车数量），因此就去掉了很多高速公路项目中的控制器。

检测器也是非常容易扩展的，只要用计算机加入或去除一条车道即可，不需要重新安装。

8.使用方便
检测器是可以升级的。

由于它是基于软件运行的，所以更换它的软件就可以方便地更换它的工作程序。

检测器软件是不断升级的。

升级过程仅仅需要更换一块芯片。

检测器是非常容易维修的。

出现故障时，可在十分钟内方便快捷全天候地更换一个单元。

更换下来的故障部件可返厂修理。

9.方便可选的供电模式
检测器可选用多种供电方式，可选用市电供电，也可选用太阳能供电，全面解决了野外供电不方便的问题。

五、安装调试
1、SPECTR微波检测器安装示意
检测器安装时一定要垂直于路面，且上沿要对准统计车道的1/3处
垂直路面安装
安装角度（上沿对准总测量道路的1/3）
注意：绿化隔离带或铁栅栏过高对微波检测器有一定的影响
2、SPECTR微波检测器安装详解
侧向安装需要考虑的因素：
需要检测的车道数和立柱的位置
中间隔离带和路肩宽度的影响
需要检测的车道数和立柱的位置关系
前文已经说过为了降低大型车完全遮挡情况的发生，检测器安装高度应尽量高，比如高于地面5米。

检测器的安装立柱须设置在第一探测区外，后置距离（后置距离，就是距离最近一条需要探测的车道的距离）要能保证波束的投影可以覆盖所有需要检测的车道，同时保证投影与检测道路正交。

根据检测器需要检测的车道数选择合适安装高度和选择合理的后置距离，可以确保更好的收到车辆侧面的反射信号。

正确的方式应该符合下图的公式。

(L+L1)/H = ctg(θ-α/2) L1≥5m ; (L+L1)≤60m
L1/H = ctg(θ+α/2)
下表给出了立柱的后置距离和安装的高度的设置标准，当后置距离大于6米时，立柱高度可适当增加。

设备安装参数表
下图表明检测器的安装位置距离第一车道太近、安装位置太高或视角太小的检测效果。

扇形代表范围段。

由于视角太小，车道1 和车道2 共享波段4。

大车太高可能会使一些信号“扩散”到车道1 中。

车道3 内的车辆和隔离带处于同一波段范围内。

由于视角太小使检测器的覆盖面变小，3 车道的探测不准确，4 车道没在投影范围内而无法探测到。

没有正确安装微波检测器而导致第四车道检测不到
中间隔离带和路肩宽度的影响
车道中间普通的隔离带和防护栏柱一般不影响检测效果。

但是如果隔离带和防护栏杆等障碍物距离车道比较近，与邻近车道占据同一波段，就会削弱探测信号。

在条件允许的情况下，建议采用对向安装检测器的方式来确保检测的精度。

以下是实际应用时的安装示意图
单向检测8车道安装
检测器侧向8车道检测安装
表示了单向安装一台检测器设备检测最大8条车道时的安装方法。

在此情况下要求中间隔离带不能过高、无树木遮挡并且立柱有足够后置距离。

双向安装
对于中间隔离带过高、立柱没有足够的后置距离的情况，可以将两台检测器安装在道路的两侧，这样可以使检测区域很好的覆盖所有的车道。

但要注意两个检测器不可以水平相对,它们之间的错开垂直距离要大于15 米。

具体如下设计：
双向安装示意图如下
检测器双向安装
表示了双向安装检测器设备检测8 条车道时的安装方法。

双向安装可以有效的利用灯柱、路侧护栏柱等后退距离较小设施的安装MTD，有效避免了立柱后置距离不够和隔离带遮挡的问题。

龙门架上安装
这也是一个有效安装和节省立杆的方法。

但需要注意检测器必须与金属龙门
架横杆成一角度且小于15度。

如图所示。

高架桥上安装
解决在高架桥上因为后退距离和中央分隔带影响，应用两个检测器的方法是交互检测对面车道方法计算车流量。

如图所示。

检测器双向安装互检测
在高架桥利用高大建筑的安装方法
这种方法是可以借用立杆，但立杆与路肩距离不能超过8米。

如图所示。

路面有位差的安装
如果双向路面有位差且位差不是很高，可以利用一台设备进行双向检测，如图所示。

检测器在较小路面位差情况下安装
如果路面级差较大,则需要用两台MTD，安装如图所示。

检测器在较大路面位差情况下安装以上就是几种典型道路环境下安装应用检测器的方式。

检测器典型配置
3、安装工程条件
1) 立柱
选用路侧已有的立柱，或重新立柱；立柱高度参考安装公式，一般为5.5-6.0米，外径不小于12 厘米。

2) 设备供电
24V DC/AC，便于取电的地点，可以选在原有车检器附近，或使用太阳能。

3) 安装工具
安装过程中需要把检测器安装在5 米左右高度，所以需要多向旋转的高车支持。

或不低于5 米高的人字梯，安装工人安全带和反光背心。

4) 避雷/防浪涌
由于一般安装位置位于比较空旷的公路旁，所以需要考虑避雷问题，配合在柱体上安装避雷装置；如安装处电源电压不够稳定，需要添加防浪涌模块，以防大电流击坏设备。

5) 客户端
客户端需要一台计算机来接收数据（Windows2000级以上的操作系统）。

如果用户希望采用无线GPRS 传输方式，需要提供固定的公网IP 地址。

安装设备清单
微波交通检测器（SPECTR）设备包括下列组件：
微波交通检测器探测器一台
配套安装支架，垂直及水平旋转，不包含抱箍。

调节扳手一个
MTD 用户手册一本
4、SPECTR1调试程序操作说明
Spectr1调试程序工作界面
1、（在未接传感器时，可以进入模拟状态）
2、点击Settings进入参数设置状态，About Detector菜单可设置传感器信息。

3、用Tab键切换控制操作窗口，在菜单、参数调整、道路设置界面间相互切换
4、四个方向键是用来提示当前控制操作窗口可行的方向键及其他按键操作
5、Control Zone Data是用来显示根据参数设置工作收集到的数据，第一栏为道路数据，第
二栏为实时数据，包括当前周期当前时间内各车道经过的车辆数目，各车道当前车辆的长度、车速。

第三栏为上一周期采集的数据，包括，上一周期各车道经过的车辆总数，占有率，平均车长，平均车速。

注：车辆统计不识别方向。

6、参数设置栏Detector parameters setting
Statistics count period 周期长度一般为300s
Sensitivity 灵敏度一般为6～9
Delay time 延迟时间一般为100ms且自动恢复100ms
调整参数的原则，不能漏车、不能二次触发
7、道路设置界面Observation area
通过Insert和Delete进行车道边界的插入和删除操作
左右键为调整车道状态（绿色为不感应区域、灰色为待编号车道、白色为有编号且统计数据的车道）
先订大边界，在订小车道，按平分法确定
8、将周期定在50~60m之间，测试3~4次，确认总体数目情况，偏差在96％范围内可理解，
偏差太大，需要调整，再进行统计测试，以保持精确。

9、调节时，先调灵敏度，不行再调角度，灵敏度过大近车道会二次触发，灵敏度太小远车
道会漏车。

调节角度是，上仰会增强远车道，下压会增强近车道。

下载传感器数据
Load Data 提取传感器上存储的数据
Open File /F3打开数据文件
Create Table生成报表View Histogram生成图表
六、应用方案
微波车辆检测器（SPECTR）可用于高速公路交通管理，十字路口管理或交通统计。

以下为一些典型应用。

多车道高速公路监控
侧向安装横截多车道高速公路，检测器通过接触器回路提供每车道再现情况，每30秒通过串行接口提供实时检测的各车道车流量、车道占用情况、车道（来向和去向）平均速度等。

高速公路应用
多车道十字路口应用
在拐角立柱上侧向安装，横截多车道，远程交通微波传感器（RTMS）通过接触器信号回路直接与控制器连接提供每车道或每时段的再现信息。

十字路口控制
高速公路正向、单车道监控
在任何车道正中央上方正向安装，当设置3道速度后，探测器通过长度信息可确定流量、车道使用率、速度和类型等多种信息。

正向安装高速公路监测
高速公路岔道或T型路口信号管理
正向位置安装以监控多车道岔口的车队情况。

远程交通微波传感器（RTMS）能向信号控制器提供实时和车队长度信息，可根据实际需要允许车流通过路口以防止因在高速公路上减速而阻碍交通。

七、数据及传输
数据
检测器的数据分为两种
1.实时数据，主要用于现场调试
2.周期统计数据，重点数据，用于实际交通状况分析
数据的三种处理方式
1.实时传输各车道数据
2.周期统计并定时传输周期数据包
3.周期统计并将数据包存储于检测器内存储器中
数据的用途
1、常见的数据用途有，调查分析、实时控制指挥
如重修某条道路，对此道路进行流量分析，一边得出新的且科学的道路建设方案。

如十字路口控制，可进行长时间的数据统计，得出相对优化的配时方案，也可实时路口统计并控制信号机工作
如城市道路信息诱导的项目方案，可使用微波检测器进行流量统计并分析道路信息，并实时的发布相关道路信息
如高速公路运行状况实时分析
等等
2、如果我们采集数据仅作为调查分析，建议采用上述第三种数据处理方式，将
数据存储再微波检测器内存储器中，这样系统前端相对比较简单，仅检测器和供电即可，当需要下载数据时且在存储器存储容量周期内（比如检测周期为30分钟，存储器可存储1个月的数据包），带上工作笔记本（需有串口），将串口插上，通过数据下载软件即可将数据包全部下载。

3、如果我们采集数据需要做实时的道路状况分析，那需要有多个检测器分布于
不同的道路，并采用相同的且相对较短的时间周期，进行采集数据，并将数据包传回指挥中心，通过对单个检测器数据包的分析，可得出此检测器监控道路的道路信息，通过对多个检测器数据包的分析，可得出多条道路的道路信息，综合分析可达到点、线、面的道路指挥控制。

传输
检测器提供的通讯方式主要为RS232方式
远程无线GPRS传输方式
远程有线光纤传输方式
八、开发协议
只需要接，17，18，19，20，21即可，电源供应为DC24V
软件通讯协议
1、命令以HEX代码表示
2、数据通讯方向：计算机发送命令
检测器发送回复
3、"code"区域里面要不设置具体命令，要不设置变量，变量值于备注栏目被解
释
4、传输字符串(word)的时候，首先传输小字节
5、"长度"区域设置被传输帧的长度
byte - 1 字节
word - 2 字节字命令，低字节在前，高字节在后
6、数据通讯采用串口（RS232)
串口设置：
传送速率9600 比特/秒
停止字节 1
字节数8
传输控制Xon/Xoff
奇偶校验无
7、使用双绞屏蔽串口线线缆（不使用RS-232控制线）
指令代码参数个数
注释：
1、3-7 一个车道数据块
2、一个车道数据占用字节数5
８个车道字节数40
3、如果字符(3,4)取负值，该字符视为空闲位（数据库存储出错）。

此时得忽略该帧其它数据。

4、3-7字节数据块连续发送n次，－n为车道数（探测区域数）
5、检测器在正常工作后会将每个周期的数据存储到存储器内，通过02命令可以得出目前检测器内有多少个数据存储包，可以通过顺序发送01命令，读取全部数据包，读取后，数据包清0.
注释：
数据统计方式解释：
0-比特 1 - 积累统计信息
1-比特 1 - 定期输出统计信息
2-比特 1 - 存储统计信息
日期格式解释：
Dx 07 xx xx xx xx xx 00 00 00 00 00
第一字节里表示年，但高字位是D，低字位是年份，比如2008年，即为D8
第二字节 07 未知
第三、四、五、六、七分表表示月、日、时、分、秒。

其余空
报警信号解释：
0 比特 = 0数据积累时没有出错
0 比特 = 1 - 一次停电，可以全部恢复数据
1 比特 = 1 - 多次停电，只能恢复部分数据
2 比特 = 1 - 数据库的存储量达到了极限
注释：
错误代码的解释(自检信息)
0 (所有比特为零) - 检测器工作正常
0 字节= 1 - 供电出错
1 字节= 1 - 可能检测器安装出错(进口信号水平过高)
2 字节= 1 - 检测器有故障(建议把检测器送到服务中心）
3 字节= 1 - 数据库存储出错，可以继续工作，但是不能存储
注释：
一个统计周期数据包传输格式
一个数据包包括4帧
第1帧(一个周期经过的长车数)
FF 帧前辍
1B 帧特性（1B）为特定周期经过的长车辆数
09 帧长度
4～11 8个车道长车数字节
第1个车道长车数字节
…
12. 空闲字节
13.CS校验字节，以255为模数4～12字节的集合
第2帧(一个周期经过的所有车数)
FF 帧前辍
10 帧特性（10）为特定周期经过的所有车辆数
09 帧长度
4～11 8个车道所有车车数字节
第1个车道所有车数字节
…
12. 序数（每一个包加一位，达到255后去零）
13. CS校验字节，以255为模数4～12字节的集合
第3帧(一个周期占有率，即探测区域被占用时间百分比) FF 帧前辍
11 帧特性（10）为特定周期经过的占有率
09 帧长度
4～11 8个车道占有率字节
第1个车道所有车数字节
…
12. 检测器序列号（被用户赋予）
13. CS校验字节，以255为模数4～11字节的集合
第4帧(一个周期平均车速)
FF 帧前辍
12 帧特性（12）为特定周期平均车速
09 帧长度
4～11 8个车道车速字节
第1个车道平均车速字节
…
12,13,14不用
15. CS校验字节，以255为模数4～14字节的集合
数据包一
1
数据包前缀数据包
识别码
数据包
长度
23456789101112
通讯
校验码
一个周期内各车道经过的长车数
数据包
空闲
字节
13
数据包二
1
数据包前缀数据包
识别码
数据包
长度
23456789101112
通讯
校验码
一个周期内各车道经过的车数统计
数据包
每个包加1位
255后去零
13
数据包三
1
数据包前缀数据包
识别码
数据包
长度
23456789101112
通讯
校验码
一个周期内各车道占有率（百分比）
数据包
检测器
序列号
13
数据包四
1
数据包前缀数据包
识别码
数据包
长度
23456789101112
通讯
校验码
一个周期内各车道经过的长辆平均车速车数
数据包
空闲
字节
131415
SPECTR微波车辆检测器SPECTR微波车辆检测器开发建议
1、系统已经提供了完善的调试软件，所以应将研发的精力集中放在对于返回数据包的解析
应用上面。

2、开发的系统软件里，运行后，应先发09命令（设备自检），返回正常信息后，再发送02
命令（读取设置），检查系统设置是否合理，如有不适合之处可进行修改。

3、等待系统返回测量周期数据包，并解析各项数据，并根据数据得出道路信息以及各种图
文报表等。