随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。由于超速等违章行为引发交通事故、大城市中上下班高峰期及常见的交通阻塞等问题层出不穷。建立一套智能的交通监控系统,实现车辆的测速、捕获、成像以及车流量检测等功能,是进行高效交通管理的重要手段。本文设计了一款基于双波束多阶频移键控的三维雷达,并将雷达信息与摄像机采集的信息相融合,实现了三维雷达的可视化。本文的主要工作内容如下:(1)从雷达的调制信号形式出发,分析了在汽车防撞雷达中广泛应用的多重频率键控调制波形的优缺点,在此基础上,设计了一种双波束多阶频移键控的信号形式,采用同时工作的水平极化波束和垂直极化波束共同探测同一块区域,用大小频差法提高了距离、速度的测量精度,用长短间距法提高了方位角、俯仰角的测量精度,最后用频谱配对的方法实现了多车道多目标三维信息的整合,并给出了相应的信号处理方法。(2)提出了一种针对多车道车辆扩展目标高精度速度估计的方法。通过目标聚类、质心提取、设置时间滑窗、分段直线拟合等步骤,实现了对车辆速度实时高精度的估计。并给出了一套相应的航迹管理的方法,实现了多目标车辆三维航迹的跟踪。并将三维雷达跟踪的信息与摄像机采集的信息相融合,实现了三维雷达的可视化。(3)基于英飞凌科技公司的XMC4500微处理器和BGT24MR12射频芯片设计了三维雷达的硬件模块,并完成了雷达信号处理、数据处理以及可视化控制平台的软件设计。外场测试结果表明:本文设计的三维雷达测量距离、速度、方位角和俯仰角的精度高,性能稳定,可视化效果良好。