微波雷达是一类利用微波频段电磁波探测目标的传感器。设备向道路或监测区域发射电磁波，电磁波遇到车辆、人员或其他物体后产生反射，接收机再根据回波的时间、频率、相位和幅度变化计算目标信息。
在交通检测中，微波雷达可以用于车辆测速、存在检测、车流量统计和多车道目标跟踪。具体能够输出哪些数据，取决于雷达采用的波形、天线结构、信号处理算法、安装方式和标定质量，并不是所有微波雷达都具备相同功能。
微波雷达是什么？
“微波”描述的是电磁波所在的频率和波长范围，“雷达”则来自Radio Detection And Ranging，即通过发射无线电信号并接收目标回波完成探测与测量。
微波频率的具体边界在不同工程体系中略有差异，通常覆盖数百MHz至数百GHz。毫米波一般指30–300GHz、波长约1–10毫米的电磁波。因此，毫米波雷达属于广义微波雷达的一部分。
在交通和汽车感知领域，人们经常把24GHz设备称为微波雷达，把76–81GHz设备称为毫米波雷达。这种叫法便于区分产品，但不能据此认为微波雷达和毫米波雷达是两种完全无关的技术。
微波雷达的基本工作原理
微波雷达的工作流程通常包括以下环节：
- 发射机产生连续波、调频连续波或其他雷达信号；
- 天线将信号辐射到设定的探测区域；
- 车辆等目标反射一部分电磁能量；
- 接收天线采集返回的微弱回波；
- 射频和模拟电路对回波进行混频、放大和采样；
- 数字处理器计算距离、速度、角度或目标存在状态；
- 检测结果经过聚类和跟踪后，通过接口发送给控制器或管理平台。
雷达最终能否准确检测车辆，不只取决于发射频率。天线视场、带宽、扫描周期、信噪比、目标反射特性、安装角度和算法都会影响结果。
微波雷达如何测量车辆速度？
当目标相对于雷达运动时，回波频率会发生变化，这种现象称为多普勒效应。目标接近或远离雷达时产生的多普勒频移，与目标沿雷达视线方向的速度有关。
雷达根据发射信号与接收回波之间的频率差计算径向速度。这里需要注意“径向”两个字：雷达直接测量的是目标速度在雷达视线方向上的分量。
如果雷达安装方向与车辆行驶方向之间存在夹角，直接测得的径向速度会小于车辆真实速度。系统需要正确标定安装角度，或者通过目标轨迹估计补偿夹角影响。
关于多普勒测速与安装夹角，可以继续阅读《测速雷达原理：多普勒效应、安装角度与速度误差》。
CW微波雷达的特点
CW是Continuous Wave的缩写，即连续波雷达。基础CW雷达以恒定频率连续发射信号，并根据回波的多普勒频移判断目标运动和速度。
CW多普勒雷达的主要特点包括：
- 适合检测正在接近或远离的运动目标；
- 能够直接测量目标径向速度；
- 硬件和信号处理流程相对简单；
- 常用于测速、移动触发和速度反馈系统。
基础CW雷达无法仅凭恒定频率信号确定目标距离，而且静止目标没有明显多普勒频移，因此通常不能可靠检测停止车辆。
这也是为什么测速反馈雷达可以采用运动检测逻辑，而路口排队检测和车辆存在检测通常需要具备测距能力的FMCW雷达，或结合其他传感方式。
FMCW微波雷达的特点
FMCW是Frequency Modulated Continuous Wave的缩写，即调频连续波雷达。它连续发射频率随时间变化的信号，并把接收回波与当前发射信号进行混频，得到与目标距离有关的差拍信号。
在常见FMCW处理中：
- 单个或多个调频周期内的差拍频率用于估计距离；
- 连续多个调频周期之间的相位变化用于估计速度；
- 多个接收天线之间的空间相位差用于估计角度；
- 检测点经过聚类和跟踪后形成车辆轨迹。
具有适当波形和处理算法的FMCW雷达可以检测运动车辆，也能检测停止车辆，因此适用于车辆存在、排队、占有率和多车道交通流监测。
FMCW测距测速的详细过程，可参考《FMCW雷达如何测距测速？调频连续波原理解析》。
CW与FMCW微波雷达有什么区别？
| 比较项目 | CW多普勒雷达 | FMCW雷达 |
|---|---|---|
| 发射信号 | 通常以固定频率连续发射 | 发射频率随时间按设定规律变化 |
| 速度测量 | 通过多普勒频移测量 | 通过距离—多普勒处理测量 |
| 距离测量 | 基础CW不能直接测距 | 可根据差拍信号估计距离 |
| 静止目标 | 通常不能可靠检测 | 可检测停止和运动目标 |
| 典型用途 | 测速、运动触发、速度反馈 | 存在检测、多车道监测、目标跟踪 |
| 处理复杂度 | 相对较低 | 相对较高 |
美国联邦公路管理局的交通检测器手册也区分了这两类路侧微波雷达：CW多普勒传感器主要检测通过的运动车辆并测量速度；采用调频波形和适当处理的雷达可以检测车辆存在，并提供流量、占有率和速度等交通数据。可参考FHWA Traffic Detector Handbook。
微波雷达可以输出哪些交通数据？
根据设备类型和算法能力，交通微波雷达可能输出：
- 车辆存在或通过状态；
- 单车速度和平均速度；
- 车辆距离与横向位置；
- 车辆计数和分车道流量；
- 车道占有率；
- 车头时距与车间距离；
- 排队长度或停止车辆状态；
- 基于目标长度或轨迹特征的车辆分类；
- 目标编号、坐标和连续运动轨迹。
不能因为某个产品被称为“微波雷达”，就默认它能输出以上所有参数。项目选型时必须检查数据手册、通信协议和实际测试结果。
微波雷达为什么适合道路交通检测？
不需要切割路面
雷达通常安装在道路侧方、龙门架、立杆或其他路侧结构上，不需要像地感线圈一样切割路面。安装和维护对道路结构的影响较小。
可以直接测量速度
雷达能够利用多普勒效应直接获得目标径向速度。相比根据两帧图像位移估算速度，它不依赖可见光图像中的目标外观。
支持多车道检测
具备测距、测角和多目标跟踪能力的雷达，可以同时监测多条车道。但实际车道数量会受到视场、距离、遮挡、安装位置和目标分辨能力限制。
对可见光条件依赖较小
微波雷达不依赖环境照明，在夜间、逆光以及一般雨雾条件下仍可工作。更准确的说法是：在交通管理常见的较短探测距离内，微波雷达通常对一般天气变化不敏感。
这并不代表天气完全没有影响。强降雨、积水反射、天线罩污染、结冰以及安装结构振动，仍可能改变探测效果。
微波雷达的主要限制
遮挡问题
侧向安装时，大型车辆可能遮挡远端车道的小型车辆。需要根据道路宽度、车流组成和安装高度设计探测方向。
多径反射
护栏、路面、桥梁结构和大型车辆会产生多径回波。处理不当时，可能形成虚假目标、距离跳变或轨迹不稳定。
速度夹角误差
测速雷达如果没有正确对准行驶方向，会产生余弦误差。安装后应检查水平角、俯仰角和触发区域。
目标分辨能力有限
两辆车在距离、速度和角度上非常接近时，雷达可能把它们合并成一个目标。带宽、天线孔径、虚拟阵列和算法共同决定分辨能力。
分类能力取决于算法
雷达可以根据目标长度、反射特征和轨迹进行分类，但通常无法像清晰图像一样直接识别车辆外观。不同设备的分类标准和准确率不能相互替代。
路侧微波雷达有哪些安装方式？
正向安装
雷达朝向车辆行驶或来车方向安装。正向安装有利于获得较长的连续目标轨迹，可用于测速、目标跟踪和触发抓拍，但需要控制与车辆行驶方向的夹角。
侧向安装
雷达安装在道路一侧，横向观察多条车道。侧向安装适合交通流量统计和分车道监测，但远端车道可能受到近端大型车辆遮挡。
顶部安装
雷达安装在龙门架或道路上方。顶部视角可以减轻部分横向遮挡，但安装施工、维护和结构振动需要纳入项目设计。
无论采用哪种方式，都应在设备中设置安装高度、俯仰角、水平角、车道位置和检测区域。仅完成机械安装而不进行坐标标定，很难获得稳定的分车道数据。
微波雷达在交通系统中的应用
交通流量监测
多目标交通雷达可以连续跟踪车辆，为平台提供车流量、速度、车头时距、占有率和轨迹数据。具体方案可查看交通流量监测解决方案。
测速与抓拍
雷达可以输出车辆速度、距离和触发位置，并与相机或抓拍控制器配合。系统必须保证雷达数据、图片和时间戳对应同一辆车。可查看测速与抓拍解决方案。
测速反馈与安全预警
CW或FMCW测速雷达可用于速度反馈屏、弯道预警、匝道提示和道路安全系统。此类系统更关注速度测量、触发稳定性和通信延迟。
路口车辆存在检测
具备静止目标检测能力的FMCW雷达可以用于停止线、转向车道和排队区域检测，为信号控制系统提供车辆存在和排队信息。
微波雷达、视频与地感线圈如何选择？
| 技术 | 主要优势 | 主要限制 |
|---|---|---|
| 微波雷达 | 直接测速、不依赖可见光、可实现多车道跟踪 | 可能受到遮挡、多径和安装角度影响 |
| 视频检测 | 能够提供图像证据和丰富的外观信息 | 受照明、眩光、遮挡和镜头污染影响 |
| 地感线圈 | 技术成熟，点位检测和占有率统计稳定 | 需要切割路面，施工维护会影响车道 |
三种技术不存在适用于所有项目的固定优劣。需要根据是否要求图片证据、是否允许破路施工、监测车道数量、天气条件、维护方式和输出数据选择。详细对比可阅读《车辆检测器怎么选？地感线圈、视频与毫米波雷达对比》。
微波雷达选型需要检查什么？
- 需要检测运动目标，还是还要检测停止目标；
- 需要速度、距离、角度还是完整轨迹；
- 监测距离、车道数量及道路宽度；
- 同时输出的最大目标数量；
- 速度和距离测量精度；
- 水平与垂直视场范围；
- 数据输出周期和系统延迟；
- 以太网、串口、CAN或开关量等接口；
- 通信协议是否提供目标级数据；
- 防护等级、工作温度和供电条件；
- 安装标定工具和现场诊断能力；
- 工作频段及项目所在地的无线电合规要求。
不要只比较“探测距离”这一项。对于交通项目，分车道能力、轨迹连续性、接口协议、时间同步和现场标定，往往直接决定系统能否正常使用。
常见问题
微波雷达可以测速吗？
可以。微波雷达可以通过多普勒效应测量目标径向速度。为了得到车辆真实行驶速度，需要考虑雷达与车辆运动方向之间的安装夹角。
微波雷达可以检测停止车辆吗？
基础CW多普勒雷达通常不能可靠检测停止目标。具备测距能力并采用适当处理算法的FMCW雷达可以检测停止车辆。
微波雷达和毫米波雷达有什么区别？
毫米波通常指30–300GHz频段，属于广义微波范围的一部分。工程产品中常把24GHz设备称为微波雷达，把76–81GHz设备称为毫米波雷达。
微波雷达在雨雾天气下还能工作吗？
在交通检测常见的短距离范围内，雷达通常比可见光相机更少受到黑暗和一般雨雾影响。但强降水、天线罩积水或污染、多径环境和安装振动仍可能影响检测结果。
微波雷达能识别车牌吗？
不能。雷达可以输出车辆目标的位置、速度和轨迹，但车牌识别需要相机获取图像。测速抓拍系统通常由雷达提供目标数据和触发条件，再由相机完成取证。
微波雷达是否需要现场标定？
需要。路侧雷达通常要设置安装高度、俯仰角、水平角、车道位置和检测区域。标定错误会影响车道归属、测速结果和目标坐标。
总结
微波雷达通过发射电磁波并分析目标回波，获得目标运动和空间信息。CW多普勒雷达适合测速和运动触发，FMCW雷达能够进一步测量距离，并支持停止车辆检测、多车道监测和目标跟踪。
在交通系统中，微波雷达的优势包括非侵入式安装、直接测速、夜间工作和多车道检测能力。实际效果仍取决于波形、天线、安装位置、坐标标定和跟踪算法。项目选型时应根据所需输出数据和应用场景判断，而不能只看频段或最大探测距离。
