交通測速儀.pptx

1、交通測速儀,2905103004 袁東東 2905103005 李喬森 2905103009 程云鵬 2905103028 童曉明,2012/5/14,傳感器與傳感技術(shù)課程設(shè)計,2012/5/14,1.應(yīng)用背景 2.測速儀分類 3.激光測速儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4.激光測速儀工作原理 5.激光測速儀技術(shù)要點 6.其他測速技術(shù) 7.產(chǎn)品實物,交通測速儀在交通監(jiān)控與管制中起著越來越重要的作用，特別是在道路交通巡邏、檢查以及車流量統(tǒng)計的檢測方面得到廣泛應(yīng)用。然而測速儀普遍存在的同題如測試精度不高，作用距離有限等限制了它的進一廣應(yīng)用。 這里針對交通測速儀的工作原理進分析，并提出了有效的改善其性能的方法。,201

2、2/5/14,應(yīng)用背景,激光測速儀抓拍到的違章車輛,2012/5/14,2012/5/14,帶測速抓拍功能的電子眼,測速儀分類,2012/5/14,雷達測速儀：發(fā)射雷達波測速。 激光測速儀： 發(fā)射激光測速。 電感線圈測速儀：測車輛行駛經(jīng)過兩個線圈的平均速度。 視頻測速儀：圖像處理技術(shù),測速儀分類,2012/5/14,雷達測速儀（Radar） 雷達工作原理與聲波的反射情形極類似，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)射機向某一方向發(fā)射發(fā)射電脈沖（Pulse），以接收雷達發(fā)射機所發(fā)出電脈沖之回波。,特點：雷達波束的照射面大，因此雷達測速易于捕捉目標(biāo)。技術(shù)成熟，價格適中。發(fā)

3、射張角越大，測速準(zhǔn)確率越易受影響,特點：測速快，無法于移動狀態(tài)下使用，發(fā)射錐角度只有不到十分之一度；因此以激光測速可以明確認定受測目標(biāo)。,2012/5/14,激光測速儀（ Laser ）：發(fā)射的信號是激光，利用激光的良好的單色性和方向性，進行定位和測速。,雷達測速,激光測速,100200,0.10,激光測速：激光束極細，最大距離約1km,可精確瞄準(zhǔn)任一目標(biāo)。反應(yīng)快，單次測速時間約為.秒。激光測速儀由于它的發(fā)射角很小，它的測速基本上是點測量行為，抓拍到的圖片有紅色準(zhǔn)心的就是超速的車輛。只能在靜止?fàn)顟B(tài)下應(yīng)用。雷達感應(yīng)器可以偵察到雷達測速儀，極難偵察到激光測速儀的存在。,2012/5/14,激光測速

4、與雷達測速比較,雷達測速：易于捕捉目標(biāo)，單次測速時間為雷達測速約高要23秒。最大距離約1km,當(dāng)有兩車并行時，雷達測速儀無法分辨出哪一輛車是超速車輛。無線電波會對測速雷達產(chǎn)生干擾，使測量結(jié)果失真。,脈沖式半導(dǎo)體激光測速儀可分為四部分: 激光發(fā)射系統(tǒng), 激光接收系統(tǒng), 計數(shù)系統(tǒng)( 數(shù)據(jù)采集及信息處理、顯示) 及電源部分。,2012/5/14,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),2012/5/14,發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,在電源控制下發(fā)出一串激光束, 經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制后形成具有一定面積和強度的平行光束, 發(fā)送到待測物體上。同時用分光鏡 反饋回少量激光能量, 作為起始計時觸發(fā)脈沖, 通過取樣器輸送給激光探測器。,2012/5/1

5、4,接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,在光電傳感器前加一濾光片濾除背景光的干擾。,測速儀接收系統(tǒng)包括光學(xué)調(diào)制( 光學(xué)接收天線、濾波器或濾波片) 、光電探測器( 雪崩光電二極管) 、前置放大器( 低噪聲前置放大器和視頻放大器) 、接收電路( 閥值電路、脈沖形成電路)等,2012/5/14,經(jīng)過濾光片后的光信號作用在光電傳感器上，光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，但是得到的電信號只有毫伏量級，需要放大處理。,放大器一個作用是將接收到的毫伏量級的電信號通過一個低噪聲前置放大器將信號作預(yù)放大后,然后 輸入到光電信號處理器進一步放大和處理。,測速儀主要系利用多普勒效應(yīng)（Doppler Effect）（1842）原理：當(dāng)目

6、標(biāo)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(dāng)目標(biāo)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(biāo)與雷達的相對速度。,2012/5/14,工作原理,2012/5/14,激光測速儀工作原理圖,工作原理,多普勒效應(yīng),一般情況下VrC，公式化簡為,2012/5/14,考慮激光的發(fā)射和接收過程，得到,f0 發(fā)射激光頻率，f0 接收到的激光頻率，Vr車輛分速度 ，C光速,（1）,當(dāng)運動物體駛近微波源時，Vr 為正，當(dāng)運動物體遠離微波源時，Vr 為負。,2012/5/14,（2）,公式（1）可以改寫成,f d 叫做多譜勒頻率,顯然運動物體的分速度Vr與fd成正

7、比，即測得fd就可求得目標(biāo)運動物體的分速度Vr。,（3）,對于多譜勒頻率fd的測量，一般采用測頻法，即給定一段時間T作為標(biāo)準(zhǔn)時基，測在標(biāo)準(zhǔn)時基T內(nèi)通過的多譜勒信號的脈沖個數(shù)，其示意圖如圖1所示。,2012/5/14,2012/5/14,若在標(biāo)準(zhǔn)時基T內(nèi)測得有N個脈沖，則多譜勒頻率fd為：fd=NT(圖1中fd的信號為經(jīng)整形后的多譜勒信號)。將fd=NT代入(3)式得：,C, f0 均為已知量，只要測得N和T就可以得到車輛的徑向分速度Vr，再根據(jù)V和Vr的關(guān)系,式(4)，V=Vr就可以求出車輛速度V,（4）,2012/5/14,交通測速儀系統(tǒng)工作框圖,發(fā)射激光,光電傳感器接收,轉(zhuǎn)換電路,信號處理

8、,圖像顯示 超速抓拍,車輛,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),激光測速系統(tǒng)工作流程,2012/5/14,激光,光束長距離紅外機動車激光測速儀多采用905nm波長的陣列脈沖激光二極管InGaAs發(fā)射一串單光束脈沖激光, 其脈沖重復(fù)率通常不大于390Hz, 有效作用距離一般為( 51000)m, 測速范圍為( 10300) km/h, 測速誤差1km/h,2012/5/14,技術(shù)要點,一般采用900nm1um量級的激光，為不可見光，不會對駕駛員視線造成干擾。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定人眼直視10h無影響。,識別,機動車激光測速儀的測量方向與車輛的行駛方向往往存在一個夾角, 導(dǎo)致測量速度小于實際車輛行駛速度, 因此, 為了避免上述余弦效

9、應(yīng)對測量結(jié)果帶來過大的影響, 如不進行補償, 實 際的測量距離一般應(yīng)選擇50m以上, 并與車輛的行駛方向盡可能相一致。,2012/5/14,激光波發(fā)射錐角度(激光發(fā)射部分發(fā)散角)只有不到十分之一度；因此以激光測速可以明確認定受測目標(biāo)。激光狹窄光束使得兩車被同時偵測到的機會等于零。,誤差因素,儀器誤差,2012/5/14,傳輸誤差,儀器本身產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要是晶體振蕩器頻率的自身影響。即基準(zhǔn)振蕩器產(chǎn)生的振蕩脈沖與門電路開閉時間的位相不同引起的。計時量化誤差。,當(dāng)激光通過大氣傳輸時, 會產(chǎn)生兩種效應(yīng)。一種是大氣衰減效應(yīng), 由于大氣吸收和散射及氣溶膠作用, 使傳輸?shù)墓廨椛鋸姸仁艿剿p。,2012/5

10、/14,減小誤差的方法,儀器本身的系統(tǒng)誤差是脈沖式激光測速儀的主要誤差。 如何設(shè)計時刻鑒別單元以消除或減小儀器本身的系統(tǒng)誤差, 提高測時精度是脈沖測速儀的重要課題。要減小計時量化誤差, 最直接的辦法就是提高計數(shù)脈沖頻率,但它的提高又受到器件等因素的限制。 采用模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)來減少計數(shù)量化誤差是一種有效的方法,其他測速技術(shù),2012/5/14,雙光束測速技術(shù),雙光束短距離紅外機動車激光測速儀, 采用905 nm波長的脈沖激光, 脈沖重復(fù)率可高達4000 Hz, 實際測量距離一般為30 m 以內(nèi), 測速范圍為20 250 km/h, 測速誤差為! 1 km/h。由于被測車輛的測量區(qū)域距離機動車激光測速儀最大僅為30 m, 能夠在保證足夠測速準(zhǔn)確度的前提下,