Скорости радар (также радар и скорость пушки ) представляет собой устройство , используемое для измерения скорости движущихся объектов. Он используется в правоохранительных органах для измерения скорости движущихся транспортных средств и часто используется в профессиональном зрелищном спорте для таких вещей, как измерение скорости боулинга в крикете, скорости бейсбольных мячей и скорости подачи тенниса .
Радар скорости - это доплеровский радар, который может быть переносным, установленным на транспортном средстве или статическим. Он измеряет скорость объектов, на которые он направлен, обнаруживая изменение частоты возвращаемого радиолокационного сигнала, вызванное эффектом Доплера , в результате чего частота возвращаемого сигнала увеличивается пропорционально скорости приближения объекта, если объект находится приближается и опускается, если объект удаляется. Такие устройства часто используются для обеспечения соблюдения ограничений скорости , хотя более современные инструменты LIDAR Speed Gun , в которых используется импульсный лазер свет вместо радара начали заменять радарные пушки в течение первого десятилетия двадцать первого века из-за ограничений, связанных с небольшими радиолокационными системами.
История [ править ]
Радарное скоростное орудие было изобретено Джоном Л. Баркером-старшим и Беном Мидлоком, которые разработали радар для военных, работая в компании Automatic Signal Company (позже Automatic Signal Division корпорации LFE) в Норуолке, штат Коннектикут, во время Второй мировой войны . Первоначально компания Grumman Aircraft Corporation обратилась к компании Automatic Signal с просьбой решить конкретную проблему повреждения наземных шасси легендарного самолета- амфибии PBY Catalina . Баркер и Мидлок сколотили доплеровский радар из запаянных банок с кофе, чтобы получились микроволновые резонаторы. Устройство было установлено в конце взлетно-посадочной полосы (на объекте Grumman's Bethpage, штат Нью-Йорк) и направлено прямо вверх для измерения скорости снижения приземляющихся PBY. После войны Баркер и Мидлок протестировали радар наМеррит-Паркуэй . [1] В 1947 году система была протестирована полицией штата Коннектикут в Гластонбери, штат Коннектикут , первоначально для обследований дорожного движения и выдачи предупреждений водителям о превышении скорости. Начиная с февраля 1949 года полиция штата начала выдавать штрафы за превышение скорости на основе скорости, зарегистрированной радарным устройством. [2] В 1948 году радар также использовался в Гарден-Сити, Нью-Йорк . [3]
Механизм [ править ]
Эффект Доплера [ править ]
Скоростные пушки используют доплеровский радар для измерения скорости.
Радарные скоростные пушки, как и другие типы радаров, состоят из радиопередатчика и приемника . Они посылают радиосигнал узким лучом, а затем получают тот же сигнал обратно после того, как он отражается от целевого объекта. Из-за явления, называемого эффектом Доплера , если объект движется к пушке или от нее, частотаотраженных радиоволн, когда они возвращаются, отличается от передаваемых волн. Когда объект приближается к радару, частота возвратных волн выше, чем передаваемых волн; когда объект удаляется, частота ниже. Исходя из этой разницы, радар может рассчитать скорость объекта, от которого отразились волны. Эта скорость определяется следующим уравнением:
где c - скорость света , f - излучаемая частота радиоволн, а Δ f - разность частот между радиоволнами, которые излучаются, и теми, которые принимаются обратно пушкой. Это уравнение справедливо только тогда, когда скорость объекта низка по сравнению со скоростью света, но в повседневных ситуациях это так, и скорость объекта прямо пропорциональна этой разнице в частоте.
Стационарный радар [ править ]
После приема возвращающихся волн создается сигнал с частотой, равной этой разнице, путем смешивания принятого радиосигнала с небольшой частью переданного сигнала. Подобно тому, как две разные музыкальные ноты, играемые вместе, создают ноту ударов на разной частоте между ними, так и когда эти два радиосигнала смешиваются, они создают сигнал «удара» (называемый гетеродином ). Затем электрическая схема измеряет эту частоту с помощью цифрового счетчика для подсчета количества циклов за фиксированный период времени и отображает это число на цифровом дисплее как скорость объекта.
Так как этот тип скоростного пистолета измеряет разницу в скорости между целью и самим оружием, пистолет должен быть неподвижен, чтобы давать правильные показания. Если измерение производится с движущегося автомобиля, оно даст разницу в скорости между двумя автомобилями, а не скорость цели относительно дороги, поэтому была разработана другая система для работы с движущимися автомобилями.
Движущийся радар [ править ]
В так называемом «движущемся радаре» антенна радара принимает отраженные сигналы как от целевого транспортного средства, так и от неподвижных фоновых объектов, таких как поверхность дороги, близлежащие дорожные знаки, ограждения и столбы уличных фонарей. Вместо того, чтобы сравнивать частоту сигнала, отраженного от цели, с переданным сигналом, он сравнивает сигнал цели с этим фоновым сигналом. Разница частот между этими двумя сигналами дает истинную скорость целевого транспортного средства.
Соображения по дизайну [ править ]
Современные радарные скоростные пушки обычно работают в диапазонах X , K , K a и (в Европе) K u .
Радары, работающие в диапазоне частот X-диапазона (от 8 до 12 ГГц), становятся все менее распространенными, поскольку они производят сильный и легко обнаруживаемый луч. Кроме того, большинство автоматических дверей используют радиоволны в диапазоне X и могут влиять на показания полицейского радара. В результате, K группа ( от 18 до 27 ГГц) и K группа ( от 27 до 40 ГГц) наиболее часто используются полицейскими учреждениями.
Некоторые автомобилисты устанавливают детекторы радаров, которые могут предупредить их о наличии впереди ограничителя скорости , а микроволновые сигналы радара также могут изменить качество приема радиосигналов AM и FM при настройке на слабую станцию. По этим причинам переносной радар обычно включает триггер включения-выключения, и радар включается только тогда, когда оператор собирается провести измерение. Детекторы радаров запрещены в некоторых областях. [4] [5]
Ограничения [ править ]
Дорожный радар выпускается во многих моделях. Переносные устройства в основном работают от батарей и по большей части используются в качестве стационарных инструментов контроля скорости. Стационарный радар может быть установлен на полицейских машинах и может иметь одну или две антенны. Как следует из названия, движущийся радар используется, когда полицейский автомобиль находится в движении, и может быть очень сложным, способным отслеживать приближающиеся и удаляющиеся транспортные средства как перед патрульной машиной, так и позади нее, а также может отслеживать несколько целей одновременно. Он также может отслеживать самый быстрый автомобиль в выбранном луче радара, спереди или сзади.
Однако существует ряд ограничений на использование радарных скоростных пушек. Например, обучение и сертификация пользователей требуются для того, чтобы оператор радара мог эффективно использовать оборудование, при этом стажеры должны постоянно визуально оценивать скорость транспортного средства в пределах +/- 2 миль в час от фактической скорости цели, например, если фактическая скорость цели составляет 30 км / ч. миль в час, то оператор должен иметь возможность постоянно визуально оценивать целевую скорость как падающую между 28 и 32 миль в час. [6] Стационарный радар контроля дорожного движения должен располагаться выше или сбоку от дороги, поэтому пользователь должен понимать тригонометрию.для точной оценки скорости транспортного средства при изменении направления, когда отдельное транспортное средство движется в пределах поля зрения. Фактическая скорость транспортного средства и измерения радара, таким образом, редко бывают одинаковыми, однако для всех практических целей эта разница в фактической скорости и измеренной скорости несущественна и обычно составляет менее 1 мили в час, поскольку полиция обучена размещать радар, чтобы минимизировать эту неточность и если ошибка присутствует, она всегда в пользу водителя, сообщающего о скорости ниже фактической. Радиолокационные установки контроля скорости не различают цели в транспортном потоке, и для точного контроля скорости важна надлежащая подготовка операторов. Эта неспособность различать цели на радаре 'Поле зрения является основной причиной, по которой от оператора требуется согласованная и точная визуальная оценка скорости цели с точностью до +/- 2 миль в час, так что, например, если есть семь целей в поле зрения радара и оператор может чтобы визуально оценить скорость шести из этих целей примерно как 40 миль в час и визуально оценить скорость одной из этих целей примерно как 55 миль в час, а радар отображает значение 56 миль в час, становится ясно, скорость какой цели измеряется устройством.s поле зрения, и оператор может визуально оценить скорость шести из этих целей примерно как 40 миль в час и визуально оценить скорость одной из этих целей примерно как 55 миль в час, а радар показывает значение 56 миль в час, это становится ясно, какую скорость цели измеряет прибор.s поле зрения, и оператор может визуально оценить скорость шести из этих целей примерно как 40 миль в час и визуально оценить скорость одной из этих целей примерно как 55 миль в час, а радар показывает значение 56 миль в час, это становится ясно, какую скорость цели измеряет прибор.
Размер [ править ]
Основным ограничением портативных и мобильных радаров является размер. Диаметр антенны менее нескольких футов ограничивает направленность, которую можно лишь частично компенсировать увеличением частоты волны. Ограничения по размеру могут привести к тому, что портативные и мобильные радарные устройства будут производить измерения с нескольких объектов в поле зрения пользователя.
Антенна некоторых наиболее распространенных портативных устройств имеет диаметр всего 2 дюйма (5,1 см). Луч энергии, создаваемый антенной такого размера с использованием частот X-диапазона, занимает конус, который простирается примерно на 22 градуса вокруг луча зрения, а его общая ширина составляет 44 градуса. Этот луч называется главным лепестком . Также есть боковой лепесток, простирающийся от 22 до 66 градусов от линии обзора, и другие лепестки, но боковые лепестки примерно в 20 раз больше (13 дБ) менее чувствительны, чем главный лепесток, хотя они обнаруживают движущиеся объекты поблизости. Основное поле зрения составляет около 130 градусов в ширину. K-диапазон уменьшает это поле зрения примерно до 65 градусов за счет увеличения частоты волны. Ka-диапазон снижает это значение примерно до 40 градусов. Обнаружение боковых лепестков может быть устранено с помощью гашения боковых лепестков, которое сужает поле зрения, но дополнительные антенны и сложная схема накладывают ограничения по размеру и цене, которые ограничивают это применение для военных, авиадиспетчерских и погодных агентств. Мобильный метеорологический радар устанавливается на полуприцепах для сужения луча.
Расстояние [ править ]
Второе ограничение для портативных устройств заключается в том, что они должны использовать радар непрерывного излучения, чтобы сделать их достаточно легкими и мобильными. Измерения скорости являются надежными только в том случае, если известно расстояние, на котором было записано конкретное измерение. Для измерения расстояния требуется импульсный режим или камеры, когда в поле зрения находится более одного движущегося объекта. Радиолокатор непрерывного действия может быть наведен прямо на транспортное средство на расстоянии 100 ярдов, но измерять скорость второго транспортного средства на расстоянии 1 мили, когда он направлен на прямую дорогу. Снова возвращаемся к требованиям обучения и сертификации для последовательной и точной визуальной оценки, чтобы операторы могли быть уверены, какую скорость объекта измеряет устройство, без информации о расстоянии, которая недоступна для радара непрерывного действия.
Некоторые сложные устройства могут производить разные измерения скорости для нескольких объектов в поле зрения. Это используется, чтобы позволить использовать скоростную пушку с движущегося транспортного средства, где движущийся и неподвижный объект должны быть нацелены одновременно, а некоторые из самых сложных устройств способны отображать до четырех отдельных скоростей цели при работе в движении. режим еще раз подчеркивает важность способности операторов последовательно и точно визуально оценивать скорость.
Окружающая среда [ править ]
Окружающая среда и местность, в которой проводится измерение, также могут иметь значение. Например, использование портативного радара для сканирования движения на пустой дороге, когда вы стоите в тени большого дерева, может привести к обнаружению движения листьев и веток при сильном ветре (обнаружение боковых лепестков). Над головой может быть незаметный самолет, особенно если поблизости есть аэропорт. Еще раз подчеркните важность надлежащего обучения операторов.
Связанные камеры [ править ]
Ограничения обычных радаров можно исправить с помощью камеры, направленной вдоль линии визирования.
Камеры связаны с автоматами по продаже билетов (известными в Великобритании как камеры контроля скорости ), где радар используется для запуска камеры. Пороговое значение скорости радара установлено на максимально допустимой скорости транспортного средства или выше. Радар запускает камеру, чтобы сделать несколько снимков, когда ближайший объект превышает эту скорость. Для определения скорости транспортного средства по разметке проезжей части требуются два снимка. Это может быть надежным для трафика в городских условиях, когда в поле зрения находятся несколько движущихся объектов. Однако именно камера и ее временная информация в данном случае определяет скорость отдельного транспортного средства, а радар просто предупреждает камеру о начале записи.
Новые инструменты [ править ]
Лазерные устройства, такие как скоростная пушка LIDAR , способны производить надежные измерения дальности и скорости в типичных городских и пригородных транспортных средах без ограничений на съемку объекта и без камер. Это надежно в условиях городского движения, потому что LIDAR имеет направленность, подобную типичному огнестрельному оружию, потому что луч имеет форму карандаша, который производит измерения только от объекта, на который он был нацелен.
В СМИ [ править ]
Разрушители мифов сняли эпизод, в котором пытались заставить пистолет иметь неправильные показания, изменяя поверхность проходящего объекта.
См. Также [ править ]
- LIDAR детектор
- Радар-детектор
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Kennedy, Pagan (30 августа 2013 г.). «Инновации: кто создал этот радар для трафика?» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 1 сентября 2013 года .
- ^ "Спидеры в Коннектикуте, чтобы встретиться с реальным радарным тестом" . Нью-Йорк Таймс . 6 февраля 1949 . Проверено 1 сентября 2013 года .
- ^ «Радар работает на спидерах; годовые испытания системы шоу Лонг-Айленда обходятся дорого» . Нью-Йорк Таймс . 8 февраля 1949 . Проверено 1 сентября 2013 года .
- ^ "Закон о мобильных сканерах и обнаружении радаров в США" . Тодд Л. Шерман. 2011 . Проверено 11 сентября 2011 года .
- ^ "Часто задаваемые вопросы по детекторам радаров" . Whistler Group . Проверено 17 сентября 2010 .
- ^ "Калифорнийский кодекс транспортных средств" . Штат Калифорния. 2011 . Проверено 15 февраля 2011 года .
Внешние ссылки [ править ]
- Гиперфизика - техническая информация и калькуляторы для полицейского радара
- Калибровка дорожных радаров контроля скорости
- Бейсбольные радары
