雷達(dá)速度檢測(cè)原理與實(shí)際應(yīng)用.ppt

第13章 汽車(chē)交通安全控制系統(tǒng)中的 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù),13.1 雷達(dá)速度檢測(cè)原理與實(shí)際應(yīng)用,雷達(dá)測(cè)速儀系統(tǒng)組成： 微波部分，即傳感器部分，用來(lái)獲得多普勒信號(hào) 前置放大器部分，對(duì)傳感器獲得的信號(hào)進(jìn)行放大 模擬部分，提高信號(hào)的信噪比（提高信號(hào)抗干擾能力） 數(shù)字部分，系統(tǒng)的控制中心 由單片機(jī)、可編程序時(shí)間間隔定時(shí)器、地址鎖存器、總線驅(qū)動(dòng)器、中斷電路和復(fù)位電路等組成，完成信號(hào)檢測(cè)及判斷、控制通道選擇、設(shè)置計(jì)數(shù)器的工作方式以及數(shù)據(jù)處理如存儲(chǔ)、譯碼、顯示、報(bào)警等功能。,測(cè)速雷達(dá)系統(tǒng)的微波部分組成與工作原理 微波組件由圓錐喇叭、發(fā)射源、微波網(wǎng)絡(luò)及混頻器組成見(jiàn)圖13-1。其中發(fā)射源采用3公分體效應(yīng)振蕩器,圖13-1 微波部分原理框圖,交通雷達(dá)測(cè)速儀工作原理 多普勒效應(yīng) 波的頻率和波源與觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān) 當(dāng)物體相對(duì)于微波信號(hào)源運(yùn)動(dòng)時(shí)，有下面的關(guān)系式成立 (13-1) 反射信號(hào)的頻率 微波源產(chǎn)生的發(fā)射頻率 運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度分量 電磁波在空間的傳播速度。,從式（13-1）式中可以看到，接收到的反射信號(hào)頻率是由兩項(xiàng)組成的，第一項(xiàng)是由微波源產(chǎn)生的發(fā)射頻率 ；第二項(xiàng)就是由物體運(yùn)動(dòng)引起反射信號(hào)的多譜勒頻移。這個(gè)頻移量就叫做多譜勒頻率。通常用字母 來(lái)表示，于是 (13-2),其中雷達(dá)發(fā)射頻率 和電磁波傳播的速度C是不變的。因此，當(dāng) 選定之后，多譜勒頻率的大小只與物體相對(duì)微波源的運(yùn)動(dòng)速度成正比例關(guān)系，只要我們把反映目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度信息的多譜勒頻率 找到，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚?，就可測(cè)出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。 只要兩者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多譜勒效應(yīng)就發(fā)生。,比較式（13-1）和式（13-2）可得 （13-3） 由（13-3）解得 （13-4） 由于C和 是已知量，那么，令 就是一個(gè)固定常數(shù)，因此，（13-4）式可改寫(xiě)成 （13-5）,零中頻法：,從式（13-5）式可以看出，速度 與多譜勒頻率 是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，給出 的一個(gè)值，就測(cè)出一個(gè)對(duì)應(yīng)的速度 。也就是說(shuō)，多譜勒雷達(dá)把測(cè)量速度的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了測(cè)量多譜勒的頻率問(wèn)題。 零中頻處理方法，只保留了 大小的信息，而失去了方向信息。,的量化 首先求出速度為1km/h時(shí)，所對(duì)應(yīng)的 的值。 已知 =1km/h， =10.525109Hz =3 108 m/s， 1小時(shí)=3600秒 按式（13-2）式可求得 為了說(shuō)明問(wèn)題方便，取 =20Hz，那么，每小時(shí)n公里對(duì)應(yīng)的 為,固定式交通雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用 測(cè)速槍中選用了成熟的固態(tài)器件耿氏振蕩器作為無(wú)線電波源。這種振蕩器在微波波段產(chǎn)生射頻能量。高頻無(wú)線電能量被聚合成一窄波束射向目標(biāo)車(chē)輛。波束的一小部分被反射回發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)中的另一固態(tài)器件混頻二極管將反射波束的頻率與發(fā)射頻率進(jìn)行比較，其差即為多普勒頻移。,13.5 交通雷達(dá)測(cè)速儀的實(shí)際應(yīng)用,數(shù)學(xué)上可證明： 發(fā)射頻率為10.525光赫（10.525109Hz）時(shí)，每小時(shí)1英里的地面速度產(chǎn)生的多普勒頻率為31.389Hz。 當(dāng)車(chē)速設(shè)定為60mileh (60MPH) 時(shí)： 31.389Hzmileh60mileh=1883.34Hz（多普勒頻率） *由此關(guān)系式，便可通過(guò)將混頻二極管測(cè)得的多普勒頻率變換成以mile/h表示的目標(biāo)速度進(jìn)行數(shù)字顯示。 車(chē)輛接近60MPH 反射頻率 10，525，001，883 周/s（Hz） 發(fā)射頻率 10，525，000，000 周/s（Hz） 多普勒頻率 1，883 周/s 車(chē)輛遠(yuǎn)離60MPH 發(fā)射頻率 10，525，000，000 周/s（Hz） 反射頻率 10，524，998，117 周/s（Hz） 多普勒頻率 1，883 周/s（Hz） 車(chē)輛接近時(shí)反射頻率比發(fā)射頻率高，車(chē)輛遠(yuǎn)離時(shí)反射頻率比發(fā)射頻率低。,*角誤差(余弦誤差) 雷達(dá)自身僅測(cè)量直線方向上接近或遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)的速度。若目標(biāo)以某一角度接近或遠(yuǎn)離，則必定有某種未被雷達(dá)所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)分量。 例：物體以與發(fā)射波束成90的角通過(guò)時(shí)，雷達(dá)沒(méi)有響應(yīng)，因?yàn)槲矬w根本沒(méi)有朝發(fā)射機(jī)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 圖13-2說(shuō)明余弦誤差的影響。,圖11-2 余弦誤差的影響,表13-1誤差范圍的感性認(rèn)識(shí),活動(dòng)雷達(dá) 對(duì)于兩個(gè)同向運(yùn)動(dòng)的物體，多普勒頻移將由其相對(duì)速度之差引起，對(duì)于兩個(gè)反向運(yùn)動(dòng)的物體，多普勒頻移等于其速度之和。這種關(guān)系如圖13-3所示。,圖13-3 多普勒頻移與運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系,目標(biāo)車(chē)速度（TVS）=合成速度（CRS）巡邏車(chē)速度（PVS ） 測(cè)定巡邏車(chē)速度有三種可能的方法 雷達(dá)指示的合成速度 減去巡邏車(chē)速度 巡邏車(chē)的速度計(jì)上安裝一合適的讀出裝置，然后用電子儀器把信號(hào)從雷達(dá)讀數(shù)中減去 雷達(dá)測(cè)定巡邏車(chē)速度,*活動(dòng)雷達(dá)