雷達測速儀 - 主要系利用都卜勒效應原理
測速雷達主要系利用都卜勒效應(Doppler Effect)原理:當目標向雷達天線靠近時,反射信號頻率將高于發(fā)射機頻率;反之,當目標遠離天線而去時,反射信號頻率將低于發(fā)射機率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值,計算出目標與雷達的相對速度?,F(xiàn)已經(jīng)廣泛用于警察超速測試等行業(yè)。

特點
雷達測速的原理是應用多譜勒效應,即移動物體對所接收的電磁波有頻移的效應,雷達測速儀是根據(jù)接收到的反射波頻移量的計算而得出被測物體的運動速度。因此,具有以下特點:1、雷達波束較激光光束(射線)的照射面大,因此雷達測速易于捕捉目標,無須精確瞄準。
2、雷達測速設備可安裝在巡邏車上,在運動中的實現(xiàn)檢測車速,是“流動電子警察”非常重要的組成部分。
3、雷達固定測速誤差為±1Km/h,運動時測誤差為±2Km/h,完全可以滿足對交通違章查處的要求。
4、雷達發(fā)射的電磁波波束有一定的張角,故有效測速距離相對于激光測速較近,最遠測速距離為800M(針對大車)。
5、雷達測速儀因技術(shù)成熟,價格適中。因此,廣受歡迎。
6、雷達測速儀發(fā)射波束的張角是一個很重要的技術(shù)指標。張角越大,測速準確率越易受影響;反之,則影響較小。
國內(nèi)應用情況
中國市場上的雷達品牌主要有:
國內(nèi):大恒微波技術(shù)(沈陽)有限公司的ISKRA?“火花”系列雷達
中國科學院沈陽自動化研究所生產(chǎn)?SIAVDR系列平板雷達
上?;鄄悄芙煌ㄏ到y(tǒng)有限公司?MPR-U系列平板窄波雷達
上海安道雷光波系統(tǒng)有限公司?CSR-68雷達
北京川速微波科技有限公司?CSR-I系列平板雷達
深圳佰譽達科技有限公司?24GHZ雷達傳感器
西安雷通科技有限公司?CS-12雷達
俄羅斯:西米控的“SIMICON”系列雷達
奧利維亞公司的“金雕”系列平板雷達
美國:ACI公司S3雷達
雷達測速儀的原理
雷達為利用無線電回波以探測目標方向和距離的一種裝置。雷達為英文Radar一字之譯音,該字系由Radio Detection And Ranging一語中諸字前綴縮寫而成,為無線電探向與測距之意。全世界開始熟悉雷達是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中,七百架載有雷達的英國戰(zhàn)斗機,擊敗兩千架來襲的德國轟炸機,因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后,雷達開始有許多和平用途。在天氣預測方面,它能用來偵測暴風雨;在飛機輪船航行安全方面,它可幫助領港人員及機場航管人員更有效地完成他們的任務。?
雷達工作原理與聲波之反射情形極類似,差別只在于其所使用之波為一頻率極高之無線電波,而非聲波。雷達之發(fā)射機相當于喊叫聲之聲帶,發(fā)出類似喊叫聲之電脈沖(Pulse),雷達之指向天線猶如喊話筒,使電脈沖之能量,能集中某一方向發(fā)射。接收機之作用則與人耳相仿,用以接收雷達發(fā)射機所發(fā)出電脈沖之回波。?
測速雷達主要系利用都卜勒效應(doppler effect)原理:當目標向雷達天線靠近時,反射信號頻率將高于發(fā)射機頻率;反之,當目標遠離天線而去時,反射信號頻率將低于發(fā)射機率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值,計算出目標與雷達的相對速度。?
雷射的英文為Laser,這個字是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一個字母縮寫而成,意思是指,經(jīng)由激發(fā)放射來達到光的放大作用。雷射所激發(fā)出來的光,其光子大小與運動方向皆相同,因此每個波束的頻率都相等,再加上它們一束束緊密地排列著,彼此間分毫不差地互相平行,使整個光束發(fā)射至極遠處也不會散開來。在一九六二年的實驗中發(fā)現(xiàn),從地球發(fā)射的雷射光在經(jīng)過近四十萬公里的太空之旅后,只在月球表面上投射出一片約三公里直徑大小的圓而已!此特性使得雷射在焊接、切割、雕刻、穿洞等加工與醫(yī)學(眼科、牙科、腫瘤)之應用更為廣泛。?
測速雷射種類于固態(tài)雷射中的半導體雷射。雷射測速設備采用紅外線半導體雷射二極管。雷射二極管有幾個特點使它極適合用來量測速度:?
1. 雷射二極管自微小范圍中發(fā)射出極窄的光束,此一狹窄光束才能精確地瞄準目標。
2. 雷射二極管以小于十億分之一秒的瞬間切換開關,大大提高精確度。
3. 雷射二極管發(fā)射率很窄,其偵測器極易接收到精確的波長;因此在日間有強烈陽光時,仍能正常操作。
4. 雷射二極管只發(fā)射電磁光譜中的紅外線部分;而紅外線系眼睛看不見的,不會影響駕駛?cè)说淖⒁饬Α?
雷射測速槍以量測紅外線光波傳送時間來決定速度。由于光速是固定,激光脈沖傳送到目標再折返的時間會與距離成正比。以固定間隔發(fā)射兩個脈沖,即可測得兩個距離;將此二距離之差除以發(fā)射時間間隔即可得到目標的速度。理論上,發(fā)射兩次脈沖即可量測速度;實務上,為避免錯誤,一般雷射測速器(槍)在瞬間發(fā)射高達七組的脈沖波,自以最小平方法求其平均值,去計算目標速度。
雷達測速儀芯片
“火花”?雷達測速儀由傳感器+DSP+軟件構(gòu)成。
與雷達之比較
超速告發(fā)最易受到的挑戰(zhàn)即是如何確認違規(guī)車輛,例如在多車道公路上兩車以上并行時,警員以雷達測得超速現(xiàn)象卻無法明確認定那一部車輛違規(guī)。原因在于雷達波發(fā)射錐角度約在十至二十度間,而雷射波發(fā)射錐角度只有不到十分之一度;因此以雷射測速可以明確認定受測目標據(jù)以告發(fā)。雷射狹窄光束使得兩車被同時偵測到的機會等于零;對于市面上普遍銷售之雷達偵測器(或稱超速偵測器)不啻一大克星。
雷達與雷射之最遠測速距離均在二千余英呎,可以加強設備發(fā)射功率而增長,惟并不具實際效益。雷達測速器需經(jīng)常以固定頻率之音叉加以校正,而雷射測速器則無此必要。另一重要差別在測速的時間,以雷達測速約高要二至三秒鐘,而使用雷射則只需要約零點三秒。按此操作速度,廠商甚至開發(fā)出配合照相之雷射測速器以不到一秒的間隔連續(xù)記錄違規(guī)超速車輛。圖二顯示雷射測速器配合數(shù)字相機所拍攝到之照片。?
電射測速槍之缺點系無法于移動狀態(tài)下使用;如裝于警車上或由坐在行進車輛上乘員持用,均無法正常操作。
進口警用雷達
美國STALKERBASIC型
美國STALKER BASIC型,測試精度高、響應時間短、重量輕巧、防水滴濺落,抗兩米跌落、適合野外應用等優(yōu)點,是交通隨身攜帶的理想測速工具。
為滿足用戶取證的需要,在此款雷達基礎上進行二次開發(fā),利用雷達自身攜帶的串口
輸出功能定制一臺打印機,在打印機上可設置限速值,當雷達測量的數(shù)據(jù)傳入打印機,打印機將自動判斷被測車輛是否超速,如發(fā)現(xiàn)其超過限速值將自動打印。打印內(nèi)容包括:時間、限速值、超速值,同時預留:駕駛證號、車牌、違章司機、值勤人員、違章地點等項供執(zhí)勤人員填寫。?
技術(shù)指標
類型:手持式固定多普勒測速雷達
靜態(tài)測速范圍:8~322 kmh。
環(huán)境要求:溫度:零下30度 ~ 零上60度;濕度:0 % ~ 90%
微波頻率:24.15Ghz - K-band,
發(fā)射角:15度;
最大發(fā)射功率:10毫瓦
高度:193毫米
長度:218毫米
寬度:71毫米
精度:+/-1kph
測程:約1000米
電池類型:AA型可充電鎳氫電池組
電池容量:960mAh
機械指標:重量—700克(含電池)
高度—193毫米
長度—218毫米
寬度—71毫米
外殼材料—高強度聚碳酸酯塑料?
由于激光束狹窄具有正確認定目標的特點,許多文獻指出其至可以用來測量行人的步行或跑步速度;對國內(nèi)為數(shù)眾多之機車速度量測更是變成可行而且簡易。作者曾利用LTI20-20雷射測速槍對行人、單車與機車目標進行量測,均能迅速獲得速度(公里/小時)與距離(十分之一公尺)之滿意數(shù)據(jù)。配備雷射測速槍的美國警方更利用其精確且快捷的測距功能,將其用在交通事故與刑案現(xiàn)場圖關鍵點之測繪。國內(nèi)交通警察單位已多次進行雷射測速之測試,部份單位亦已完成采購使用中。民眾不可自恃裝有超速偵測器而恣意飚車,危害公眾與自身安全。 ?
美國雷達測速儀(Si-3)
總體指標
工作波段:?K波段
工作頻率:?24150?±?50MHz
發(fā)射功率:?10mW
輸出功率密度:0.5mW/cm
波束寬度:?±6°
探測距離:?500m
工作電壓:?10.8?–?24VDC
工作電流:?12V?180mA?24V?120mA
浪涌電流:?1A
工作溫度:?-30℃?–?70℃
工作最大濕度:?100%
極化方式:線極化
處理器通訊接口:?串行RS232
數(shù)據(jù)傳輸速率:?波特率1200,2400,9600,19200,38400,57600,115200
輸出數(shù)據(jù)格式:?<D>[SSS.]<cr>(默認)還有其它格式可選
雷達響應時間:?50ms
機械參數(shù)
重量:0.52kg
長度:14.05cm
寬度:8.55cm
精度
測速范圍:?8?–?240?km/h
測速精度:?±1km/h
DB-9連接器輸出定義
信號和電源線都通過DB9連接器進行輸入或輸出。具體定義如下:
(注意:串口的RX和TX在雷達內(nèi)部已經(jīng)進行了調(diào)換連接,所以和正常RS232接口正好相反)
+12VDC或+24VDC的正極:1腳(紅色)
RS232TX:2腳(黑色)
RS232RX:3腳(綠色)
信號地(屏蔽地):5腳(棕色)
電源地:9腳(黑色)
請注意:串口連接以管腳定義為主,接線的顏色有可能會有出入。
數(shù)據(jù)輸出速率
輸出速率可選擇:1-20次每秒
輸出數(shù)據(jù)保持時間:100到9999毫秒
角度和方向
水平方向和垂直方向均可進行余弦修正,從0?–?45?度
方向報告:
D?=?“+”表示駛向雷達,
D?=?“-”表示駛離雷達,
D?=?“?”表示方向不明或不能判斷
請注意:不論哪種運動方向被選擇顯示,在SI3雷達每次加電以后,它都要讀取測試音叉上的速度數(shù)據(jù)一分鐘,也就是,加電后,敲擊測試音叉并持續(xù)一分鐘左右的時間,讓雷達來檢測,這時,音叉的運動方向是不確定的,雷達輸出的目標方向也是不確定的。需要強調(diào)的是,這個測試在每次SI3加電時僅進行一分鐘,之后,雷達測試數(shù)據(jù)就會按照您選擇的目標運動方向進行顯示,也就是只顯示您選擇了的方向。
應用領域
交通安全,速度信息顯示與跟蹤,可變情報板,速度控制系統(tǒng),速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),動目標檢測,運動場目標檢測等。
美國雷達測速儀(Si-2)
技術(shù)指標
工作波段?K-波段
工作頻率?24.150GHz±50MHz
輸出功率?10mW/cm2
輸出功率密度?0.5m/cm2
波束寬度?±6º
作用距離?>800m
工作電壓?10.8-24VDC
工作電流?+12V? - .250mA?+24V? - .120mA
數(shù)據(jù)輸出
通訊方式?串行RS232接口
通訊速率?波特率1200,2400,9600,19200
數(shù)據(jù)格式?參照Configure?文件里TX方式
響應時間?0.021ms
機械參數(shù)
重量?0.73kg
長度?20.3cm
寬度?7.6cm
精度參數(shù)
測速范圍?2-110km/h?8-322km/h
測速精度?±0.1km/h
DB9連接說明
信號輸出連接?DB9連接器
+12VDC?電源?1(紅色)
RS232TX?2(黑色)
RS232RX?3(綠色)
Ground - 屏蔽線?5(棕色)
Ground?9(黑色)
可設置數(shù)據(jù)輸出速率
目標速度改變時可選擇數(shù)據(jù)輸出速率?1-10次/秒
數(shù)據(jù)保持時間可選擇?1-10秒
最低速度和最高速度可屏蔽
可控制角度和方向
余弦角度修正?0°?–?45°
Direction - D表示目標方向
D=?+?表示面向雷達的目標
D=?–?表示離開雷達的目標
D=??表方向不明的目標
應用領域
速度信息提示板
速度控制系統(tǒng)
速度數(shù)據(jù)采集
動目標檢測
運動場測速
雷達大恒微波“火花”雷達測速儀
簡?介:
"火花"雷達是歐洲技術(shù)的軍工產(chǎn)品,在國內(nèi)市場占有率為50%,經(jīng)公安部
交通安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢測,它符合GA297-2001標準。ISKRA-巡邏型可在各種類型的車輛中迅速安裝,在運動的巡邏車內(nèi)可對雙向來往車輛進行測速取證。
外?型:平板
工作頻率:?K波段? - 24.15±0.1×109赫茲
測速范圍:靜態(tài)方式:?20km/h-250km/h
動方?式:?15km/h-250km/h
測速誤差:靜態(tài)方式:?1km/h
運動方式:?2km/h
工作環(huán)境溫度?-40°-?60°
探測距離300-500-800米
輻射強度?正常0.025瓦特,最大0.050瓦特
測量方向:來自任何方向的相對,相向運動的車輛
可與計算機連接并能完全由計算機控制工作? - 232接口或485接口)
電池電壓?11-16伏?測量時間?≦1秒?重量?≦0.9千克
