一、引言

实时交通信息是智能交通系统（Intelligent Transportation System, ITS）的基础信息源之一。只有准确掌握各路段的实时交通状况，才能有效执行并发挥ITS的各项功能，如交通引导等。因此，交通信息的实时检测技术是ITS技术体系中最为核心和基础的部分。

交通信息采集技术的研究已历经多年发展。目前，多种交通信息采集技术已在实践中得到了应用。这些技术能够收集到包括车道车流量、车道占有率、车速、车型以及前后车距等多种交通信息。拥有精确的实时车速数据，即可实现超速行为的自动捕捉。

最早发展的交通信息采集技术是接触式的，其中最具代表性的是环形线圈探测技术。此类装置通常埋设于路面之下，当车辆通过时，会产生相应的压力、电场或磁场变化，装置将这些物理量的变化转化为所需的交通信息。经过多年的发展，接触式交通信息采集技术已经相当成熟，其测量精度高且易于操作，长期以来一直是交通信息采集领域的主流技术。然而，接触式装置也存在一些不可避免的缺点：首先，安装与维护较为复杂，需要中断交通并破坏路面；其次，随着车辆数量的增长，道路负荷加大，导致此类装置的使用寿命缩短；加之近年来道路建设快速扩展，不同环境下的道路条件（如路基下沉、盐碱化及冰冻现象）对接触式装置的使用造成了严重影响。此外，在隧道和桥梁等特殊环境下，破坏性安装方式更是增加了不少难度与不便，这些因素共同推高了使用成本。

近期兴起的非接触式交通信息采集装置克服了上述缺陷，主要分为微波探测和视频探测两大类。由于安装和维护简便，非接触式交通信息采集技术得到了迅猛发展。视频探测技术依靠车辆进入检测区域（即所谓的“虚拟线圈”）时引起背景灰度变化来进行检测，这种方法直观可靠，但容易受到光线和气候条件的影响，并且需要定期进行镜头清洁等维护工作。相比之下，微波探测技术利用车辆经过检测区域时电磁波返回时间和频率的变化来进行检测，具有安装维护便捷、使用寿命长以及几乎不受光照、灰尘以及风雨雾雪等天气条件影响的优点。

二、基于微波雷达的交通信息检测与超速抓拍技术

将微波雷达技术应用于交通信息采集时，关键在于从雷达回波信号中提取车辆的相关信息。简而言之，就是要利用微波雷达的测速与测距功能来实现对交通信息的实时监测。

1. 速度检测

微波雷达对运动物体的速度测量基于多普勒效应。当微波遇到障碍物时会发生反射，反射波的频率和振幅会随障碍物的运动状态而改变。如果障碍物静止不动，反射波的频率保持不变；如果物体朝向雷达移动，反射波的频率会上升；相反，如果物体远离雷达移动，反射波的频率会下降。这就是多普勒效应的基本原理，基于这一原理的测速技术具有极高的精度。

2. 车辆流量检测

除了多普勒效应，微波雷达还具备测距功能。通过测量车辆与雷达之间的距离，可以判断车辆所在的车道。在同一车道内，车辆存在与否会导致回波信号强度的显著差异，从而能够确定车辆的存在。结合速度和位置信息，即使在交通拥堵或车辆停止的情况下，也能同时获得多车道内的实时车辆信息。

采用调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW）体制的雷达能够有效地实现测距功能。FMCW雷达通过天线发射一系列连续调频波，并接收反射信号。发射信号的频率随着时间按照一定的规律（通常是三角波或锯齿波）变化。发射信号与反射信号之间的频率差产生了混频输出的中频信号(IF)，该信号频率与雷达到障碍物的距离成正比。由于不同车道上的车辆与雷达发射点的距离不同，所产生的IF信号频率也会有所差异，因此可以同时检测多个车道上的车辆。

3. 其他交通信息参数检测

除了车流量和速度之外，微波雷达还可以检测车型、车道占有率和车头间距等参数。尽管不同类型的车辆在微波反射截面上有所不同，但由于反射截面受形状、大小及材料等多种因素的影响，因此简单的微波技术难以用于精确的车型分类。然而，通过测量车辆通过检测区域所需的时间，并结合已知的速度，可以推算出车辆的长度，从而实现基于长度的车辆分类（如长车、中长车、短车等）。如果需要更精确的车型识别，则需要借助车辆轮廓诊断技术，但这会显著增加成本。对于大多数智能交通系统（ITS）应用而言，基于长度的车辆分类已足够使用。

车道占有率和车头间距可以通过监测车辆进入和离开微波雷达监测区域的时间来计算。对于侧面安装的雷达，这两个时间点难以精确测量，因为不同的检测灵敏度会导致不同的测量结果，因此只能作为参考。然而，正面安装的雷达可以非常准确地测量这些参数。

综上所述，微波雷达技术在交通信息检测中的应用不仅限于速度和流量的测量，还包括车型识别、车道占有率以及车头间距等多方面的信息采集。这些信息对于智能交通系统的高效运作至关重要。