漫談雷達測速

2 雷達測速儀與激光測速儀的比較
2.1 激光測速儀
激光測速儀采用激光測距原理。激光測距是通過(guò)對被測物體發(fā)射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時(shí)間差，來(lái)確定被測物體與測試點(diǎn)的距離。激光測速是對被測物體進(jìn)行兩次有特定時(shí)間間隔的激光測距，取得在該一時(shí)段內被測物體的移動(dòng)距離，從而得到被測物體的移動(dòng)速度。激光測速具有以下特點(diǎn)：
(1)由于激光光束基本為射線(xiàn)，故測速距離相對于雷達測速有效距離遠一些，可測l 000m外；
(2)測速精度高，誤差l km；
(3)激光光束必須要瞄準垂直于激光光束的平面反射點(diǎn)，而被測車(chē)輛距離太遠且處于移動(dòng)狀態(tài)，或者車(chē)體平面不大，而導致激光測速成功率低、難度大，特別是執勤警員的工作強度很大、易于疲勞。
(4)激光測速器不可能在運動(dòng)中使用，只能在靜止狀態(tài)下應用。因此，激光測速儀不能稱(chēng)之為“流動(dòng)電子警察”。在靜止狀態(tài)下使用時(shí)，很容易被司機發(fā)現，因此達不到預期目的。
(5)價(jià)格昂貴，現在經(jīng)過(guò)正規途徑進(jìn)口的激光測速儀(不含取景和控制部分)價(jià)格至少在一萬(wàn)美元左右。
2.2 雷達測速儀
雷達測速的原理是應用多普勒效應，因此具有以下特點(diǎn)：
(1)雷達波束比激光光束(射線(xiàn))的照射面大，因此雷達測速易于捕捉目標,無(wú)須精確瞄準；
(2)雷達測速設備可安裝在巡邏車(chē)上，在運動(dòng)中實(shí)現檢測車(chē)速，是“流動(dòng)電子警察”非常重要的組成部分；
(3)雷達固定測速誤差為1 km/h，運動(dòng)時(shí)測誤差為2 km/h，完全可以滿(mǎn)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近一些,最遠測速距離為800 m(針對大車(chē))。
(5)雷達測速儀技術(shù)成熟，價(jià)格適中。
(6)雷達測速儀發(fā)射波束的張角是一個(gè)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。
雷達測速儀以其價(jià)格便宜，測速準確，使用方便和能在運動(dòng)中實(shí)現車(chē)速檢測，被我國公安交管部門(mén)作為超速處罰的首選工具。

3 多普勒原理
雷達(英文為RADAR，是Radio Detection AndRanging的縮寫(xiě))測速儀的工作原理是多普勒原理，也是所有利用雷達波來(lái)檢測移動(dòng)物體速度的原理，其理論基礎皆源自于“多普勒效應”。
波是由頻率及振幅所構成。無(wú)線(xiàn)電波在行進(jìn)過(guò)程中，碰到物體時(shí)會(huì )反射，而且反射回來(lái)的波，其頻率及振幅都會(huì )隨著(zhù)所碰到的物體的移動(dòng)狀態(tài)而改變。若無(wú)線(xiàn)電波所碰到的物體是固定不動(dòng)的，那么所反射回來(lái)的無(wú)線(xiàn)電波其頻率是不會(huì )改變的。然而，若物體朝著(zhù)無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射的方向前進(jìn)，此時(shí)所反射回來(lái)的無(wú)線(xiàn)電波會(huì )被壓縮，因此該電波的頻率會(huì )隨之增加；反之，若物體朝著(zhù)遠離無(wú)線(xiàn)電波方向行進(jìn)，則反射回來(lái)的無(wú)線(xiàn)電波其頻率會(huì )隨之減小。這就是多普勒原理。
測速雷達所應用的原理，就是檢測發(fā)射出的無(wú)線(xiàn)電波及反射回來(lái)的無(wú)線(xiàn)電波之間的頻率變化。由這兩個(gè)不同頻率的差值，便可以依據特定的比例關(guān)系，計算出該波所碰撞到的物體的速度。即：
fd=2/c(Kfov) (1)
其中v為目標運動(dòng)速度；c為電磁波在空氣中的傳播速度，是一個(gè)常數；fo為雷達的發(fā)射頻率，是一個(gè)已知量；K是單位換算系數為3.6/106；fd為測量到的運動(dòng)目標引起的多普勒頻率，其測量精度由石英晶體振蕩器保證，由計算機進(jìn)行速度換算后送到顯示屏顯示。

4 雷達測速波段
目前，美國聯(lián)邦電訊委員會(huì )FCC(Federal Com-munications Commission)規定警用測速頻道有Xband，K band，Ka band三種，它們所對應的微波頻率分別為10.525 GHz，24.150 GHz，33.40～36.00GHz。
我國無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)規定的警用測速頻道同美國FCC會(huì )規定的測速頻道相同。其區別在于我國對Ka band的頻率作出了更加具體的規定，為35.100 GHz。
另外，歐洲規定的警用測速頻道有：
Ku band：13.450 GHz，K band：24.125 GHzX band雷達形狀為圓形，采用連續波發(fā)射，測速距離為150 m~4750 m，但容易受到干擾，如電信局發(fā)射站、高壓電線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電通訊器、遙控器、電動(dòng)門(mén)控制器等。x band雷達無(wú)法在車(chē)陣中鎖定超速車(chē)輛，通常只能在車(chē)陣中檢測到第一輛車(chē)子的速度。且前X band雷達較少與照相系統搭配使用，屬于早期的測速儀器。其最高速范圍介于200km/h~300km/h。
K band測速雷達可以是手持式，也可以裝在警車(chē)上和照相設備共同構成“流動(dòng)電子警察”，現在國內警方使用的絕大部分都是這種測速雷達，有俄羅斯產(chǎn)的采用間斷波發(fā)射的“火花雷達”、有美國產(chǎn)的斯德克雷達，還有從美國引進(jìn)技術(shù)、無(wú)錫波西公司產(chǎn)的采用連續波發(fā)射測速雷達等。K band流動(dòng)式測速照相系統功率較弱，且不易被干擾。目前雷達偵測器的偵測距離非常短，測速照相系統可加裝閃光燈便于夜晚執行工作。其最高速范圍介于200 km/h~320 km/h。
Ka band雷達與K band測速雷達相似，由于其微波頻率更高，測速范圍較為集中，所以更加不宜被干擾?，F在國內用的這類(lèi)雷達主要是安徽銅陵生產(chǎn)的采用連續波發(fā)射的測速雷達。
有矛必然就會(huì )有盾，隨著(zhù)雷達測速儀的蓬勃發(fā)展，反測速雷達(俗稱(chēng)電子狗)也誕生了。反測速雷達是一種檢測雷達測速儀的設備，安裝在汽車(chē)內，可以在一定距離內檢測到周?chē)欠裼欣走_測速儀。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，當汽車(chē)靠近雷達測速儀時(shí)則會(huì )發(fā)出聲音，提醒司機降低車(chē)速。各種反測速雷達覆蓋了所有雷達測儀的頻率發(fā)射波段，反測速雷達根據其探測波段和測量距離不同價(jià)格從幾百到幾千都有，不同的產(chǎn)品測量范圍不同，有些在距離雷達400 m以?xún)瓤梢詸z測到雷達并提示，有些甚至可以在2 000 m范圍內檢測到雷達。為了更準確的檢測，有些產(chǎn)品還帶有高速路和城市內兩種模式，不過(guò)，太靈敏的反測速雷達誤報的可能性也大一些。有些反測速雷達運用GPS全球定位系統進(jìn)行監控，可以對電子眼違章攝像系統、線(xiàn)圈感應式測速系統提前播報并數字顯示目標距離。這樣一來(lái)電子狗成了測速裝置的天敵，但是過(guò)高的行駛速度對駕駛安全危害很大，并且當出現雷達提示時(shí)如果急剎車(chē)也容易造成事故，因此安全駕駛才是最重要的。
隨著(zhù)科技不斷的發(fā)展，電子對抗技術(shù)不斷成熟，相信對付反測速雷達會(huì )有相應的解決方法。
世界發(fā)達國家的測速裝備比較完善。針對不同的地區、地勢及環(huán)境，都配有相應的測速產(chǎn)品。無(wú)論固定測量還是移動(dòng)測量、手動(dòng)測量還是自動(dòng)測量，都有一定的普及度。例如在高速公路上，既有固定地點(diǎn)進(jìn)行速度監測，也有許多巡邏車(chē)穿梭于公路間進(jìn)行移動(dòng)測量。

5 雷達測速儀應用中的先進(jìn)技術(shù)
目前世界發(fā)達國家的雷達測速裝備比較先進(jìn)，如DSP技術(shù)在90年代初就已經(jīng)開(kāi)始應用于警用；“最快速度跟蹤技術(shù)”于90中期開(kāi)始應用；“方向感應技術(shù)”也于1998年開(kāi)始普及；至于最新的“同車(chē)道測量技術(shù)”也于近年被國外的交管部門(mén)大批采購。
數字天線(xiàn)通訊技術(shù)的出現不但提高了雷達抗干擾的能力，同時(shí)大大提高了雷達測量的準確性。比如斯德克DSP型雷達，它的每一個(gè)天線(xiàn)實(shí)際上有兩套微波線(xiàn)圈和兩套A/D轉換線(xiàn)圈。這兩個(gè)微波線(xiàn)圈成90方向同時(shí)提供多普勒信號。在計算單元內，所有通道的數字化多普勒信息被送到DSP線(xiàn)圈。每個(gè)高速的DSP線(xiàn)圈于是便對每一個(gè)通道的信息進(jìn)行綜合的傅立葉快速變換，以獲得每一個(gè)目標的方向。
最快速度跟蹤技術(shù)；當雷達正在測量一輛目標車(chē)速度時(shí)，有一輛更快的車(chē)駛來(lái)，最快速度跟蹤技術(shù)的出現不但讓操作者可以繼續對目標車(chē)進(jìn)行跟蹤測量，同時(shí)雷達還將顯示更快車(chē)的速度。
同車(chē)道技術(shù)。對于雷達測速難題中講到的同車(chē)道測量難點(diǎn)，最新技術(shù)的產(chǎn)生已不再需要操作者用眼睛估計和手工輸入“較快”和“較慢”目標以便計算目標車(chē)讀數，雷達能夠自動(dòng)識別巡邏車(chē)前的車(chē)速快慢并將目標車(chē)速度計算出來(lái)，這使得同一車(chē)道的操作跟相反車(chē)道模式操作同樣精確和簡(jiǎn)單。
方向感應技術(shù)。先進(jìn)的方向感應技術(shù)允許操作者去選擇特定的交通方向進(jìn)行監控。不論目標車(chē)是不是距離最近的車(chē)輛，也不論它是同一車(chē)道還是相反車(chē)道，雷達都可自動(dòng)對其進(jìn)行速度測量并顯示相關(guān)信息。
目前，國內基本局限于一般性測量且測量結果較粗糙，在先進(jìn)技術(shù)的使用方面仍然存在很大差距。相信隨著(zhù)交通道路的不斷擴展，超速管理方面的裝備也將會(huì )逐漸完善。