【文章內(nèi)容簡介】 求。8. 對雷達平均無故障工作時間（MTBF）的估計 通過持續(xù)加電工作實驗的積累實驗數(shù)據(jù)可以容易地估計在室內(nèi)環(huán)境下雷達工作的平均無故障工作時間。這個數(shù)據(jù)常常只有參考意義。更可信的平均無故障工作時間估計可以通過試用產(chǎn)品的用戶來獲得。一個實例如下：太原市交通管理系統(tǒng)中，從2008年9月下旬起使用本企業(yè)定型的測速雷達61只，至今已歷時8個多月，經(jīng)歷了戶外酷暑、寒冬、雨霧等環(huán)境過程，出現(xiàn)故障報告共4次（二例接口故障，二例接收靈敏度下降）。利用這些數(shù)據(jù)，按行業(yè)通用的方法估計出雷達戶外工作條件下的平均無故障工作時間約為90000小時，高于國家相關(guān)技術(shù)標準要求的12000小時。第五章 雷達測速儀的原理一、雷達測速儀的原理　　雷達為利用無線電回波以探測目標方向和距離的一種裝置。雷達為英文Radar一字之譯音，該字系由Radio Detection And Ranging一語中諸字前綴縮寫而成，為無線電探向與測距之意。全世界開始熟悉雷達是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中，七百架載有雷達的英國戰(zhàn)斗機，擊敗兩千架來襲的德國轟炸機，因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后，雷達開始有許多和平用途。在天氣預(yù)測方面，它能用來偵測暴風雨；在飛機輪船航行安全方面，它可幫助領(lǐng)港人員及機場航管人員更有效地完成他們的任務(wù)。 　　雷達工作原理與聲波之反射情形極類似，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)射機相當于喊叫聲之聲帶，發(fā)出類似喊叫聲之電脈沖（Pulse），雷達之指向天線猶如喊話筒，使電脈沖之能量，能集中某一方向發(fā)射。接收機之作用則與人耳相仿，用以接收雷達發(fā)射機所發(fā)出電脈沖之回波。 二、測速雷達主要系利用都卜勒效應(yīng)原理　　測速雷達主要系利用都卜勒效應(yīng)原理：當目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于發(fā)射機頻率；反之，當目標遠離天線而去時，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，計算出目標與雷達的相對速度。 　　雷射的英文為Laser，這個字是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一個字母縮寫而成，意思是指，經(jīng)由激發(fā)放射來達到光的放大作用。雷射所激發(fā)出來的光，其光子大小與運動方向皆相同，因此每個波束的頻率都相等，再加上它們一束束緊密地排列著，彼此間分毫不差地互相平行，使整個光束發(fā)射至極遠處也不會散開來。在一九六二年的實驗中發(fā)現(xiàn)，從地球發(fā)射的雷射光在經(jīng)過近四十萬公里的太空之旅后，只在月球表面上投射出一片約三公里直徑大小的圓而已！此特性使得雷射在焊接、切割、雕刻、穿洞等加工與醫(yī)學（眼科、牙科、腫瘤）之應(yīng)用更為廣泛。 三、測速雷射種類　　測速雷射種類于固態(tài)雷射中的半導體雷射。雷射測速設(shè)備采用紅外線半導體雷射二極管。雷射二極管有幾個特點使它極適合用來量測速度： 　　1. 雷射二極管自微小范圍中發(fā)射出極窄的光束，此一狹窄光束才能精確地瞄準目標。 　　2. 雷射二極管以小于十億分之一秒的瞬間切換開關(guān)，大大提高精確度。 　　3. 雷射二極管發(fā)射率很窄，其偵測器極易接收到精確的波長；因此在日間有強烈陽光時，仍能正常操作。 　　4. 雷射二極管只發(fā)射電磁光譜中的紅外線部分；而紅外線系眼睛看不見的，不會影響駕駛?cè)说淖⒁饬Α?　　雷射測速槍以量測紅外線光波傳送時間來決定速度。由于光速是固定，激光脈沖傳送到目標再折返的時間會與距離成正比。以固定間隔發(fā)射兩個脈沖，即可測得兩個距離；將此二距離之差除以發(fā)射時間間隔即可得到目標的速度。理論上，發(fā)射兩次脈沖即可量測速度；實務(wù)上，為避免錯誤，一般雷射測速器（槍）在瞬間發(fā)射高達七組的脈沖波，自以最小平方法求其平均值，去計算目標速度。第六章 雷達原理雷達就是靠發(fā)電磁波，通過接受物體反射的回波，探測目標定位的裝置。發(fā)射一穿特定波形的信號。計算每個波形發(fā)射返回的時間差。用已知光速，乘以時間除以二就是目標的距離、老式的雷達有兩套掃描發(fā)射接收天線。一個水平旋轉(zhuǎn)，用以確定方向，一個上下磕頭，確定海拔高度。方向準確回波最強。再老一點的雷達，連計算機都沒有。將發(fā)生波形。與反射回波波形，投在屏幕上，看兩者波形相位角大小。利用事先確定的常數(shù)標尺估算距離。也就是二戰(zhàn)計算機發(fā)明以前的雷達。我們常?？匆姂?zhàn)斗影片中有雷達有一個屏幕，由兩個波浪曲線組成，就是這個。而原型掃描屏幕，是信號經(jīng)過再處理生成的屏幕。 計算機發(fā)明以后，這種雷達已經(jīng)淘汰，或改做氣象雷達了。第二代雷達自然是配備了計算機技術(shù)，能夠精確確定目標了，雖然可以探測到多個目標，但是只能跟蹤一個目標。當前世界上主流采用的是第三代雷達。記相控陣雷達，與傳統(tǒng)雷達原理是一樣好的，但它的天線非常多像矩陣一樣。如同昆蟲的復眼，每個天線，只負責掃描一小片區(qū)域。接收機也是如此，個單元聯(lián)合作戰(zhàn)。通過計算機分析每個單元的信號特征，可精確定位鎖定多個目標進行追蹤（攔截導彈）。不需要像傳統(tǒng)雷達一樣時時刻刻都都要轉(zhuǎn)動。而且抗干擾能力強，能夠通過雷達特征，一定程度上區(qū)分敵我。 相控陣雷達也不是技術(shù)頂點，新型的成像雷達，能夠?qū)⒗走_波聚焦投影在特殊的底片上成像。他的抗干擾能力更強，因為傳統(tǒng)的雷達干擾是在雷達接收天線，只能能表示信號強弱的一維基礎(chǔ)上進行的。而成像以后是平面或立體的圖像，就像我們的眼睛一樣很難被欺騙了。還有激光雷達等等?？茖W技術(shù)永無止境雷達(radar)原是“無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達的基本任務(wù)是探測感興趣的目標，測定有關(guān)目標的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。 雷達發(fā)射機產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標后，將沿著各個方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達的方向，被雷達天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機，形成雷達的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號，經(jīng)過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標的距離、方向、速度等。 為了測定目標的距離，雷達準確測量從電磁波發(fā)射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發(fā)射機到目標，再由目標返回雷達接收機的傳播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離為：S=CT/2 其中S：目標距離 T：電磁波從雷達到目標的往返傳播時間 C：光速第七章 雷達測速一、概述　　在交通工程上，速度是計量與評估道路績效和交通狀況的基本重要數(shù)據(jù)之一。速度數(shù)據(jù)的搜集方法有許多種，包括人工測量固定距離行駛時間、壓力皮管法、線圈法、影像處理法、雷達測速法與激光測速法等。其中后兩者屬于攜帶容易而且精確度高的方法，因此廣受采用。 　　超速行車在交通違規(guī)中占有極大比例，此一現(xiàn)象可從高速公路過去四年間違規(guī)告發(fā)項目中，超速案件比例均在三分之二左右看出端倪，而超速行車一直被認為是肇事之重要因素之一；因此從交通執(zhí)法觀點而言，取締超速系比較具體的維護交通安全之手段。國內(nèi)取締違規(guī)超速一向以雷達測速槍當工具，徑行舉發(fā)案件則輔以照相設(shè)備；只是近年來，雷達偵測器盛行，價格普及化之后，即使法規(guī)明令禁止使用，一般民眾仍趨之若騖，因為其價格只需逃避一至兩次取締的機會即可完全回收成本。以交通工程觀點來看，駕駛?cè)巳粞b有雷達偵測器，則路邊定點所測得的車速即會因駕駛?cè)烁兄軠y速，誤以為警察人員執(zhí)行取締而有普遍減速現(xiàn)象；除造成數(shù)據(jù)失真外，并因而有引起事故之可能。 二、基本原理　　雷達為利用無線電回波以探測目標方向和距離的一種裝置。雷達為英文Radar一字之譯音，該字系由Radio Detection And Ranging一語中諸字前綴縮寫而成，為無線電探向與測距之意。全世界開始熟悉雷達是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中，七百架載有雷達的英國戰(zhàn)斗機，擊敗兩千架來襲的德國轟炸機，因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后，雷達開始有許多和平用途。在天氣預(yù)測方面，它能用來偵測暴風雨；在飛機輪船航行安全方面，它可幫助領(lǐng)港人員及機場航管人員更有效地完成他們的任務(wù)。 　　雷達工作原理與聲波之反射情形極類似，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)射機相當于喊叫聲之聲帶，發(fā)出類似喊叫聲之電脈沖（Pulse），雷達之指向天線猶如喊話筒，使電脈沖之能量，能集中某一方向發(fā)射。接收機之作用則與人耳相仿，用以接收雷達發(fā)射機所發(fā)出電脈沖之回波。 　　測速雷達主要系利用多普勒效應(yīng)（Doppler Effect）原理：當目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于發(fā)射機頻率；反之，當目標遠離天線而去時，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，計算出目標與雷達的相對速度。 　　鐳射的英文為Laser，這個字是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一個字母縮寫而成，意思是指，經(jīng)由激發(fā)放射來達到光的放大作用。鐳射所激發(fā)出來的光，其光子大小與運動方向皆相同，因此每個波束的頻率都相等，再加上它們一束束緊密地排列著，彼此間分毫不差地互相平行，使整個光束發(fā)射至極遠處也不會散開來。在一九六二年的實驗中發(fā)現(xiàn)，從地球發(fā)射的激光在經(jīng)過近四十萬公里的太空之旅后，只在月球表面上投射出一片約三公里直徑大小的圓而已！此特性使得激光在焊接、切割、雕刻、穿洞等加工與醫(yī)學（眼科、牙科、腫瘤）之應(yīng)用更為廣泛。 　　測速激光種類于固態(tài)鐳射中的半導體鐳射。激光測速設(shè)備采用紅外線半導體激光二極管。激光二極管有幾個特點使它極適合用來量測速度： 　　，此一狹窄光束才能精確地瞄準目標。 　　，大大提高精確度。 　　，其偵測器極易接收到精確的波長；因此在日間有強烈陽光時，仍能正常操作。 ；而紅外線系眼睛看不見的，不會影響駕駛?cè)说淖⒁饬??！〖す鉁y速槍以測量紅外線光波傳送時間來決定速度。由于光速是固定，激光脈沖傳送到目標再折返的時間會與距離成正比。以固定間隔發(fā)射兩個脈沖，即可測得兩個距離；將此二距離之差除以發(fā)射時間間隔即可得到目標的速度。理論上，發(fā)射兩次脈沖即可量測速度；實務(wù)上，為避免錯誤，一般激光測速器（槍）在瞬間發(fā)射高達七組的脈沖波，自以最小平方法求其平均值，計算目標速度。 三、與雷達之比較　　超速告發(fā)最易受到的挑戰(zhàn)即是如何確認違規(guī)車輛，例如在多車道公路上兩車以上并行時，警員以雷達測得超速現(xiàn)象卻無法明確認定哪一部車輛違規(guī)。原因在于雷達波發(fā)射錐角度約在十至二十度間，而激光發(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據(jù)以告發(fā)。激光的狹窄光束使得兩車被同時偵測到的機會等于零；對于市面上普遍銷售之雷達偵測器（或稱超速偵測器）不啻一大克星。 　　雷達與激光之最遠測速距離均在二千多英尺，可以加強設(shè)備發(fā)射功率而增長，只是并不具實際效益。雷達測速器需經(jīng)常用固定頻率的音叉加以校正，而激光測速器則無此必要。另一重要差別在測速的時間，以雷達測速約高要二至三秒鐘，而使用激光則只需要約零點三秒。按此操作速度，廠商甚至開發(fā)出配合激光測速器的照相機以不到一秒的間隔連續(xù)記錄違規(guī)超速車輛。 　　激光測速槍的缺點是無法于移動狀態(tài)下使用；如裝于警車上或由坐在行進車輛上乘員持用，均無法正常操作。至于成本方面，Ｋ頻雷達測速槍每具時價約新臺幣10萬元，激光測速槍每具約新臺幣30萬元。 四、結(jié)語由于激光束狹窄具有正確認定目標的特點，許多文獻指出其甚至可以用來測量行人步行或跑步速度；對國內(nèi)為數(shù)眾多之機車速度量測更是變成可行而且簡易。作者曾利用LTI2020激光測速槍對行人、單車與機車目標進行量測，均能迅速獲得速度（公里／小時）與距離（十分之一公尺）的滿意數(shù)據(jù)。配備激光測速槍的美國警方更利用其精確且快捷的測距功能，將其用在交通事故與刑案現(xiàn)場圖關(guān)鍵點的測繪。國內(nèi)交通警察單位已多次進行激光測速的測試，部份單位也已完成采購。民眾不可自恃裝有超速偵測器而恣意飚車，危害公眾與自身安全。第八章 流動測速雷達解決方案一、流動測速雷達工作原理 　?。?）磁感應(yīng)檢測器（多為埋設(shè)式檢測系統(tǒng)） 　　 環(huán)形線圈檢測器是傳統(tǒng)的交通檢測器，是目前世界上用量最大的一種檢測設(shè)備。車輛通過埋設(shè)在路面下的環(huán)形線圈，引起線圈磁場的變化，檢測器據(jù)此計算出車輛的流量、速度、時間占有率和長度等交通參數(shù)，并上傳給中央控制系統(tǒng)，以滿足交通控制系統(tǒng)的需要。此種方法技術(shù)成熟，易于掌握，并有成本較低的優(yōu)點。 　　這種方法也有以下缺點：a. 線圈在安裝或維護時必須直接埋入車道，這樣交通會暫時受到阻礙。b. 埋置線圈的切縫軟化了路面，容易使路面受損，尤其是在有信號控制的十字路口，車輛啟動或者制動時損壞可能會更加嚴重。c. 感應(yīng)線圈易受冰凍、路基下沉、鹽堿等自然環(huán)境的影響。d. 感應(yīng)線圈由于自身的測量原理所限制，當車流擁堵，車間距小于3m的時候，其檢測精度大幅度降低，甚至無法檢測。 　?。?）波頻車輛檢測器（多為懸掛式檢測系統(tǒng)） 　　 波頻車輛檢測器是以微波、超聲波和紅外線等對車輛發(fā)射電磁波產(chǎn)生感應(yīng)的檢測器，這里主要介紹微波檢測器（RKITOZER），它是一種價格低、性能優(yōu)越的交通檢測器，可廣泛應(yīng)用于城市道路和高速公路的交通信息檢測。 　　RKITOZER的工作方式是：采用側(cè)掛式，在扇形區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)的低功率調(diào)制微波，并在路面上留下一條長長的投影。RKITOZER以2米為一“層”，將投影分割為32層。用戶可將檢測區(qū)域定義為一層或多層。RKITOZER根據(jù)被檢測目標返回的回波，測算出目標的交通信息，每隔一段時間通過RS232向控制中心發(fā)送。它的車速檢測原理是：根據(jù)特定區(qū)域的所有車型假定一個固定的車長，通過感應(yīng)投影區(qū)域內(nèi)的車輛的進入與離開經(jīng)歷的時間來計算車速。一臺RKITOZER側(cè)掛可同時檢測8個車道的車流量、道路占有率和車速。 　　RKITOZER的測量方式在車型單一，車流穩(wěn)定，車速分布均勻的道路上準確度較高，但是在車流擁堵以及大型車較多、車型分布不均勻的路段，由于遮擋，測量精度會受到比較大的影響。另外，微波檢測器要求離最近車道有3m的空間，如要檢測8車道，離最近車道也需要79m的距離而且安裝高度達到要求。因此，在橋梁、立交、高架路的安裝會受到限制，安裝困難，價格也比較昂貴。 　　（3）視頻檢測器 　　 視頻檢測器是通過視頻攝像機作傳感器，在視頻范圍內(nèi)設(shè)置虛擬線圈，即檢測區(qū)，車輛進入檢測區(qū)時使背景灰度值發(fā)生變化，從而得知車輛的存在，并以此檢測車輛的流量和速度。檢測器可安裝在車道的上方和側(cè)面，與傳統(tǒng)的交通信息采集技術(shù)相比，交通視頻檢測技術(shù)可提供現(xiàn)場的視頻圖像，可根據(jù)需要移動檢測線圈，有著直觀可靠，安裝調(diào)試維護方便，價格便宜等優(yōu)點，缺點是容易受惡劣天氣、燈光、陰影等環(huán)境因素的影響，汽車的動態(tài)陰影也會帶來干擾。