实施方案
[0023] 如图1和图2所示，一种基于机动车轮毂极化散射特性的交通流量监测系统包括收发单元和信号处理单元；所述的收发单元上的V极化照射天线发射信号到被测机动车，收发单元上H极化接收天线接收被测机动车上的H极化回波信号；收发单元的输出信号接信号处理单元；
[0024] 所述的收发单元上的V极化照射天线和H极化接收天线结构相同；包括四个蝶形辐射贴片A1，A2，A3，A4，其中蝶形辐射贴片A1,A3位于介电常数为3.38的Roger4003介质基板的上表面呈正交排列，蝶形辐射贴片A2，A4位于介质基板底面亦服从正交排列关系；所述的蝶形辐射贴片A1和A2的对称轴重合，蝶形辐射贴片A3和A4的对称轴重合，蝶形辐射贴片A1的窄端与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极与通过矩形铜片与馈电端连接；蝶形辐射贴片A2的窄端与第二二极管D1的正极连接，第二二极管D1的负极与通过矩形铜片与馈电端连接；蝶形辐射贴片A3的窄端与第三二极管D1的正极连接，第三二极管D1的负极与通过矩形铜片与馈电端连接；蝶形辐射贴片A4的窄端与第四二极管D1的正极连接，第四极管D1的负极与通过矩形铜片与馈电端连接；蝶形辐射贴片A1的宽端与第一扼流电感L1的一端连接，第一扼流电感L1的另一端通过第一直流控制线接直流源；蝶形辐射贴片A2的宽端与第二扼流电感L2的一端连接，第二扼流电感L2的另一端通过第二直流控制线接直流源；蝶形辐射贴片A3的宽端与第三扼流电感L3的一端连接，第三扼流电感L3的另一端通过第三直流控制线接直流源；蝶形辐射贴片A4的宽端与第四扼流电感L1的一端连接，第四扼流电感L4的另一端通过第四直流控制线接直流源。
[0025] 在本实用新型投入使用之前，首先要进行样本采集，即监测不同类型机动车经过时收发单元接收到的极化散射信号并存储。机动车和非机动车的极化散射特征不同，且不同类型机动车的雷达散射特性也存在差异。
[0026] 如图1，2所示当被测机动车驶入可探测的区域范围内，收发系统中的发射天线发射频率为255MHz，极化方式为垂直极化的宽波束入射电磁波，同时信号处理单元存储入射时间节点，该入射波在机动车轮毂上激励出再生正交辐射场，该信号反射回来，并被收发系统中的窄波束水平极化天线接收，同理信号处理单元存储接受回波的时间节点，并将目标散射特性信号与样本库中存储的信号比对，从而确定被测目标是否属于机动车车辆以及机动车具体的类型范围。
[0027] 为适用单站和双站两种不同场景的需求，设计了一款极化可重构天线如图3所示。该极化可重构天线包括四个辐射贴片A1，A2，A3，A4，其中A1,A3位于介电常数为3.38的Roger4003介质基板的上表面呈正交排列，A2，A4位于介质基板底面亦服从正交排列关系。图中标注1为pin二极管D1，D2，D3，D4，这四个二极管位于振臂和馈电点之间。标注2是值为
350nH的电感和四个蝶形振臂相连起到射频扼流圈的作用，从而和标注3所示的直流控制线一起组成pin二极管的直流偏置网络，标注4为蝶形振子上加载的槽状线结构。利用50欧姆的同轴电缆通过介质基板中央的F1和F2实现对天线的馈电激发。可以通过控制D1～D4四个二极管的来实现水平极化和垂直极化两种状态的切换。当D1和D2导通，D3和D4截止时，天线极化状态为水平极化；而当D1和D2截止，D3和D4导通时天线极化状态为垂直极化。通过调整加载的槽状线的长度可以实现中心频率和带宽可调从而方便天线可以覆盖不同类型汽车轮毂的本征频率。
[0028] 图4给出了本实用新型使用时的空间方位角示意图。图9，图10和图11即是建立在本图所给出的坐标系和变量说明的基础之上。
[0029] 图5给出了入射波与轮毂感应电场空间关系示意图。当机动车驶入探测区域，入射波到达轮毂两侧存在波程差，将先到达轮毂的入射波视为入射波1，后到达轮毂的入射波视为入射波2。如图6所示入射波1在θ′∈[0,π]激励起感应电流，入射波2在θ′∈[π,2π]激励起感应电流且两电流同向，当入射波1和入射波2波程差达到λ/2(λ为工作频率下入射波长)时，轮毂在入射波1和入射波2激励下的再生辐射场在接收天线处相互加强。
[0030] 如图7所示为轮毂感应电场分解示意图，由于轮毂的感应电场和感应电流方向一致，电场在任意方向上都可以分解为水平方向EH和垂直方向EV两部分，由于理论分析阶段拾取的轮毂的主极化雷达散射截面和机动车车体相比并不明显，因此实际应用中我们不考虑垂直方向上的电场分量。水平方向上的电场等效成如图8所示的示意图，将地平面视作镜像平面，这相当于在空间内存在两个电偶极子，由于实际应用中需要考虑到地面损耗，距离地表越近，镜像电场越接近于原电场，则靠近地表的电场分量可以互相抵消，因此接收机接收到的轮毂再生辐射场中单向的水平极化雷达散射截面最显著。
[0031] 图9为本实用新型正交极化项雷达散射截面和机动车车体的正交极化项雷达散射截面的频域扫描对比，表明本实用新型中收发单元发射255MHz频段的平面波。图10和图11是加载本实用新型后监测到的轮毂正交极化雷达散射截面空间扫描对比。结果表明当以本征频率255MHz，方位角为θ＝90°, 平面波照射时，轮毂的正交极化散射特性突出，其雷达散射截面在数值上高于汽车模型30dB，并且具备良好的空间角度选择特性。因而采用轮毂作为雷达目标对机动车和非机动作为现有车流量监测手段的补充方案具有较高的实际意义。
