雷达测速原理.doc

雷达测速原理: 雷达英文为RADAR, 是 Radio Detection And Ranging 的缩写. 为目前侦测移动物体最普遍的方法. 雷达测速的基本原理是应用都卜勒 Doppler 效应, 利用持续不断发射出电波的装置，对着物体发射出电波, 当无线电波在行进的过程中, 碰到物体时被反射, 而且其反弹回来的电波波长会随着所碰到的物体的移动状态而改变. 经由计算之后, 便可得知该物体与雷达之间相对移动速度. 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波长是不会改变的. 但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其波长会发生变化, 借于反弹回来的无浅电波波长所产生的变化, 便可以依特定比例关系经由计算之后, 便可得知该移动物体与雷达之间物体的相对移动速度. (PS: 此原理初级物理学当中有公式可以计算) 雷达测速仪 雷达测速的原理是应用多普勒效应, 因此, 具有以下特点: ( 1) 雷达波束比激光光束的照射面大, 因此雷达测速易于捕捉目标, 无须精确瞄准。 ( 2) 雷达测速设备可安装在巡逻车上, 能够在运动中实现车速检测, 是“移动电子警察”非常重要的组成部分。 ( 3) 雷达固定测速误差为1km/h, 运动时测速误差为2km/h, 完全可以满足对交通违章查处的要求。 ( 4) 雷达发射的电磁波波束有一定的张角, 因此有效测速距离相对于激光测速较近, 最远测速距离为800m( 针对大车) 。 ( 5) 雷达测速仪技术成熟, 价格适中。 ( 6) 雷达测速仪发射波束的张角是一个很重要的技术指标。张角越大, 测速准确率越易受影响; 反之, 则影响较小。 雷达测速仪以其价格便宜、测速准确、使用方便和在运动中能够实现检测车速, 被公安交管部门作为判断是否超速并进行处罚的首选工具。 雷射测速与雷达测速区别 雷达为利用无线电回波以探测目标方向和距离的一种装置。雷达为英文Radar一字之译音，该字系由Radio Detection And Ranging一语中诸字前缀缩写而成，为无线电探向与测距之意。全世界开始熟悉雷达是在1940年的不列颠空战中，七百架载有雷达的英国战斗机，击败两千架来袭的德国轰炸机，因而改写了历史。二次大战后，雷达开始有许多和平用途。在天气预测方面，它能用来侦测暴风雨；在飞机轮船航行安全方面，它可帮助领港人员及机场航管人员更有效地完成他们的任务。 雷达工作原理与声波之反射情形极类似，差别只在于其所使用之波为一频率极高之无线电波，而非声波。雷达之发射机相当于喊叫声之声带，发出类似喊叫声之电脉冲（Pulse），雷达之指向天线犹如喊话筒，使电脉冲之能量，能集中某一方向发射。接收机之作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲之回波。 测速雷达主要系利用都卜勒效应（Doppler Effect）原理：当目标向雷达天线*近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。 雷射的英文为Laser，这个字是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一个字母缩写而成，意思是指，经由激发放射来达到光的放大作用。雷射所激发出来的光，其光子大小与运动方向皆相同，因此每个波束的频率都相等，再加上它们一束束紧密地排列着，彼此间分毫不差地互相平行，使整个光束发射至极远处也不会散开来。在一九六二年的实验中发现，从地球发射的雷射光在经过近四十万公里的太空之旅后，只在月球表面上投射出一片约三公里直径大小的圆而已！此特性使得雷射在焊接、切割、雕刻、穿洞等加工与医学（眼科、牙科、肿瘤）之应用更为广泛。 测速雷射种类于固态雷射中的半导体雷射。雷射测速设备采用红外线半导体雷射二极管。雷射二极管有几个特点使它极适合用来量测速度： 1. 雷射二极管自微小范围中发射出极窄的光束，此一狭窄光束才能精确地瞄准目标。 2. 雷射二极管以小于十亿分之一秒的瞬间切换开关，大大提高精确度。 3. 雷射二极管发射率很窄，其侦测器极易接收到精确的波长；因此在日间有强烈阳光时，仍能正常操作。 4. 雷射二极管只发射电磁光谱中的红外线部分；而红外线系眼睛看不见的，不会影响驾驶人的注意力。 雷射测速枪以量测红外线光波传送时间来决定速度。由于光速是固定，激光脉冲传送到目标再折返的时间会与距离成正比。以固定间隔发射两个脉冲，即可测得两个距离；将此二距离之差除以发射时间间隔即可得到目标的速度。理论上，发射两次脉冲即可量测速度；实务上，为避免错误，一般雷射测速器（枪）在瞬间发射高达七组的脉冲波，自以最小平方法求其平均值，去计算目标速度。 雷射测速原理: 目前较先进的测速系统乃是利用雷射来测速, 英文为 LIDAR 是 Light Infrared Detection And Ranging 的缩写. 通常这类的雷射光都是使用一级不可见光的红外线, 其精确度及可*度都远超过传统的电波式雷达. 雷射测速的原理与雷达电波的都卜勒原理不同, 而是利用雷射光的多次碰撞移动物体以后计算移动物体于特定时间内移动的距离, 利用时间差与物体移动的距离即可计算物体与测速系统的相对移动速度. 举例来说 : LIDAR 装置以 15Hz 的频率运作(每秒15次), 而光速是 30万/sec, 当第一次雷射光束发射出去后, 经过 0.000001333 sec 后再反射回来, 所以第一次雷射光经反弹来回所走的距离为 300,000,000 (m/s) x 0.000001333(s) = 399(m)公尺, 雷射系统与车辆的距离必须除以 2, 相对距离为 399/2 = 199.5 m. 经过 1/15 秒后，第二次雷射光束再对移动当中的车辆测量相对距离, 经过 0.000001325 sec 后再被车辆反射回来, 利用上述方法计算, 此时雷射系统与车辆距离为 198.75。利用两次特定时间内 (1/15