雷达测速原理简介及系统应用

测速雷达原理雷达原理简介首先，大家必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是当前用来检测移动物体最普遍的方法。

雷达英文为RADAR ，是Radio Detection And Ranging 的缩写。

所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于「多普勒效应」，其应该也是一般常见的多普勒雷达(Doppler Radar)，此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现象，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。

多普勒的理论基础为时间。

波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。

当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。

若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。

然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的率频会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。

下图为多普勒雷达(Doppler Radar)的基本原理图标：CS R-28测速雷达所应用的原理，就是可以检测到发射出去的无线电波，与遇到运动物体反弹回来的无线电波其间的频率变化及I 通道和Q 通道的相位变化。

由频率的变化，依特定的比例关系，而计算出该波所碰撞到物体的速度。

由I 通道和Q 通道之间的相位关系，计算判断运动物体是朝着无线电波的方向前进或朝其反方向前进。

根据多普勒原理，由于雷达发射和接受共用一个天线，且运动目标的运动方向与天线法线方向相一致，运动目标的多普勒频率fd 符合下列关系式。

(1) f d = 2V r f t C将（1）式变为（2） 其中Vr 为目标运动速度；C 为电磁波在空气中的传播速度，是一个常数；ft 为雷达的发射频率，是一个已知量；fd 为测量到的运动目标引起的多普勒频率，其测量精度由石英晶体振荡器保证，并由计算机处理,进行速度换算并送到显示屏显示。

当我们要在车阵中测量最快车速、最慢车速、和最近车速时，此时，雷达天线所接受到的反射波是三种波形都有，我们通过对所有的反射波运用特定的数学模式进行计算，便可得出最快、最慢、和最近车速。

同时，通过对I 及Q 的相位计算来判断来车和去车。

我们可通过CS R-28测速雷达的键盘来选择需要测量的速度模式及方向模式。

Cosine 因子这里所说的Cosine 就是以前大家所学的数学三角函数，像是sin,cos,tan...，所谓的Cosine 因子说明如下：∙雷达要正常地发挥测速功能，该雷达必须与被测车辆同一路径。

∙ 就如同移动电子警察测速照相系统一般，若雷达置放的位置与车辆行经的路径有一个角度，并不平行的话，则雷达所检测到的速度将比实际上来的慢，测到的速度为车辆的实际速度在X 方向上的投影。

而所减低的速度将正比于偏斜的角度取cosine 值，简单地说，就是偏斜的角度越大的话，检测到的速度将比实际速度低的越多。

例如测速雷达置放的位置与车辆路径呈20度的夹角，虽然当时车子实际速度为105公里/小时，但被检测到的时速应为105xcos(20)=98.67公里/小时，本来应是超速的，但在雷达上检测到的速度就出现误差。

∙ 移动电子警察这类的测速照相系统也会考虑到Cosine ，所以会添加一些补偿电路，来修正这样的误差，不过因为每次置放的角度都不同，因此在补偿误差时，必须经过正确的设置才行，该设置值必须经过原厂的调校才能有较精准的表现。

∙ 因此可以得到一个结论「Cosine 因子永远都是偏袒驾驶人的」V r = f d C 2f t测速地点的选择既然大家已经了解雷达测速的基本原理，其实是由车辆所反射回来的电波来计算车速，那么在道路上一些不会动的物体，如路标、路灯等，会不会影响雷达波的反射呢？由于路标、路灯等物体的体积都很小，尚不会对雷达电波生成太多的影响，但如果是一些较大的物体，如建筑物、停在路旁的大卡车，或是高速公路上一些路段的大型路标、广告板等，这些物体就一定会影响到雷达电波的反射，也就是说即使路上没有车辆经过，警方所使用的测速雷达还是会检测到一些数据，只是这些数据可能速度都是0而已。

不过大家也不要以为在路上看到大型路标时就可以尽情超速了，因为一旦车辆位置超过了路标，而离雷达波越近的物体所反射的雷达波会越强，此时您还是会被检测到超速的。

然而，在大多数雷达使用手册中，很明确地指出「理想的测速照相地点，应该位于空旷无阻碍且没有大型反射物的道路上；在开始测速之前，选择地点是相当重要的；操作员在开始前，必须在车流前，选择一视线良好的位置，该视线上不能有如「公车候车坪」、「大型路标」、「金属栅栏」、「防撞护栏」等物体」。

校正与测试警方在每次使用测速雷达开始及退出时，都必须先用音叉校准及测试，而且这些动作都必须纪录下来，以确保测得的数据的准确性，校正后的误差必须在 1公里/小时以内。

巡逻测速方式注意点巡逻方式测量时，巡逻车速来自地面的雷达回波,由于路面情况、车辆的密度各不相同，再加上巡逻车本身的摇晃、跳动都会对测速带来影响。

因此，注意下述诸点，才能得到准确、可靠的速度值。

1、巡逻方式时，目标车的速度是巡逻车自身车速与目标车速之间的速度差或和。

所以为了使示值更加准确，务必保持巡逻车本身的尽可能恒速。

2、当同向测速时，巡逻车本身的速度非常重要。

建议巡逻车本身的速度至少小于被测目标车速10km/h，否则将不会显示目标速度。

3、阴影效应巡逻方式测量时，巡逻车速由来自地面反射的雷达回波而测量出来的,当前方同向车辆较多，同时目标车速与巡逻车速相差无几，此时若巡逻车与目标车距离很近，同向行驶的目标车辆的微波反射强度会取代地面反射的微波，而使得雷达难以准确识别巡逻车速，此时，巡逻车速有可能丢失，而造成测量错误。

因此，建议巡逻车与目标车保持一定的距离。

4．a)雷达波不能穿过大部分固态的物体，当警车行驶中遇到坡度较大的路面、桥洞、隧道时，可能因较强的反射而影响测量。

在以上情况时建议不进行测量。

使用时需保证雷达与目标之间没有障碍。

b)玻璃也可反射雷达波，因此当雷达通过巡逻车玻璃进行发射时，测量距离会缩短。

c)当警车行驶在高速公路时，可能会遇到高的等间距的挡光扳，此种挡光扳就像电风扇的叶片一样，将对测速产生影响。

其他环境对雷达测速的影响1．雨、雪雨、雪能吸收和分散雷达信号，这将造成测量距离的缩短，同时有可能获得的速度读数为雨滴的速度。

2．电子噪音电子噪音干扰源有霓红灯信号，无线电波信号，电源线，变压器等。

这些干扰将使测量距离缩短，并造成读数错误。

3．汽车点火噪音一辆噪音非常大的汽车的电子系统将会造成雷达的操作不稳定。

如果存在这种情况，建议从汽车电池到点烟器之间更换成双芯带屏蔽的电源线。

4．风及风扇噪音a)当遇到大风天气，风使树叶的晃动幅度加大，或大风使树干和其他物体产生风哨效应，这些都可能会被雷达测到，因此，建议在大风天气时，不进行测量。

b)当雷达从巡逻车内进行发射时，风扇噪音是最常见的多普勒雷达遇到的问题。

因为雷达的灵敏度非常高，有极小部分的雷达波通过玻璃反射到车内，它们将会捕捉到风扇的噪音，从而使雷达测量时产生错误。

5.双重反射引起的错误由于雷达波极易产生反射，所以雷达波有时会被某些车辆反射到其它车辆上，从而导致测量错误。

6.路标引起的错误路边的指示牌也是产生错误的因素之一。

它会将雷达波反射到巡逻车后面，导致测量到的速度不在是目标车的速度，而是巡逻车后的车速。

7.无线电干扰引起的错误当使用雷达测速时，如果周围有无线电波，会使雷达受到干扰，导致目标车的读数不稳定。

所以在使用雷达时，要尽量避开无线电波的干扰。

如果雷达天线安装适当，并注意使用环境，上述问题将不会对测量产生影响。

因多普勒雷达能侦测到移动的和颤动的物体，所以对于车内移动的和颤动的物体它都能测量到，比如风扇或颤动的仪表面板。

风扇干扰可通过改变风扇速度和出风口方向来消除。

大部分风扇产生的速度是50公里/小时或更小。

因此，通常在静态测量或巡逻车速度小于50公里/小时风扇噪音才可能对雷达测量速度产生影响。

雷达在系统中的使用技巧雷达测速抓拍系统的关键设备是测速雷达。

因此，测速雷达的合理使用是系统能否达到最佳抓拍效果的重要因素。

1静态抓拍时雷达的设置：a)“范围”在出厂时已设置为0（1只指示灯）。

建议在正常环境下使用出厂设置。

当环境发生变化时可适当提高范围，以能正常测速为标准。

如下雨天或雾天可提高范围到2或3。

b)“速度模式”在出厂时已设置为最近模式。

除特殊测速要求，一般不建议修改。

2 动态抓拍时雷达的设置动态抓拍时请按雷达控制器上的“本车模式”键，使本车模式指示灯点亮。

其它设置与静态抓拍时雷达的设置一样。

3动态抓拍注意事项：a)使巡逻车保持在30～80km/h之间，为了测速准确，请尽量保持本车恒速和直线行驶。

b)车速在上述范围并恒速后，按雷达控制器面板上的“本车模式”键，面板上“本车指示灯”点亮，同时，面板右边的“巡逻速度”显示窗口显示当前本车速度。

c)“阴影效应”的存在，巡逻车速示值可能会不正常（详细介绍参阅雷达使用说明书的有关章节）。

为保证巡逻车速的正常，可将雷达天线向下偏5度左右，以增强地面反射波，减小“阴影效应”的影响。

d) 巡逻状态的使用和静止状态的使用有着较大的区别，雷达需要识别地面回波和目标回波，只有两者都比较稳定，巡逻车速和目标车速才会准确。

虽然本雷达采用了先进的信号处理方法，但是，由于雷达原理上的因素，道路上的路况有时非常复杂，在路面坑洼不平，汽车颠簸、多辆车交错在一起时，雷达信号就会不稳定，会引起本车速度丢失而导致目标车速不准确。

因此，建议在高速公路或等级较高的道路上使用动态抓拍。

e)雷达的具体操作及注意事项参见 CS R-28测速雷达使用说明书。

4雷达测速的示值误差由雷达测速原理可知，当雷达波发射的方向与车辆行进的方向成一定角度时，雷达测得的速度值是车辆的实际速度在雷达波发射方向上的投影。

因此，雷达控制器上显示的目标速度和巡逻速度总是比实际车速低。

详细原理可查阅有关雷达的资料。

根据国家有关汽车码表的标准GB 15082-1999，汽车码表的示值误差为： 0≤V1-V2≤V2/10+4km/h其中V1为示值速度，V2为实际速度。

因此，汽车码表的示值应比实际车速高。

具体指标请查阅国家有关标准。

由上述可知，当雷达波发射的方向与车辆行进的方向成一定角度时，雷达测得的速度值总是低于实际值。

测速抓拍系统应根据上述原理，通过广泛试验，在积累大量数据的基础上，对测速示值进行了适当的修正。

雷达反应时间、照射区域与测速抓拍系统的关系使用测速雷达作为速度传感器的测速抓拍系统的原理是：当雷达捕获到道路车辆超速信号后，马上启动数码相机拍摄或启动摄像机图像捕获，从而得到违章车辆的号牌图像。