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雷达仍是当前用来检测移动物体最普通方法。雷达英文为RADAR,是Radio Detection And Ranging的缩写。所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理,其理论基础皆源自于[多普勒效应],此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现像,后来世人为了纪念他的贡献,就以他的名字来为该原理命名。
多普勒的理论基础为时间。波是由频率及振幅所构成。当无线电波在行进的过程中,碰到物体时会被反射,而且其反射回来的波,其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的,那么所反射回来的无线电波其频率是不会改变的。然而,若物体是朝着无线电波发射的方向前进时,此时所反射回来的无线电波会被压缩,因此该电波的率频会随之增加;反之,若物体是朝着远离无线电波方向行进时,则反射回来的无线电波,其频率则会随之减小。下图为多普勒雷达(Doppler Radar)的基本原理图标:
测速雷达所应用的原理,就是可以检测到发射出无线电波,及反弹回来的无线电波其间的频率变化。由这两个不同频率的差值,便可以依特定的比例关系,而计算出该波所碰撞到的物体的速度。也许大家还是无法体会什么是[多普勒效应],但每个人在日常生活中应该都有听过[多普勒效应]。例如:当火车鸣笛或救护车的警报声一直朝着你接近时,会发现声音会一直在变化,这就是所谓的[多普勒效应],此例子是生活中最常见的例子,因为当声波一直朝着你接近时,该声波的频率会一直增加,所以听到的声音才会一直变。这跟测速雷达所用到的原理是一样的,只不过测速雷达所使用的不是声波,而是无线电波。
由于测速雷达总是检测到一个较强的反射电波后,才计算出该移动物体(车子)的速度;而通常体积较大的物体其反射的电波也较强,离发射电波较近的物体,其所反射的电波也会较强。根据这个原理,若有两辆大小相同的车子,同样都是超速时,测速雷达只会检测到开在较前面车子的速度;若有一辆未超速的大卡车开在前方,而另一辆已超速的小客车开在后方时,测速雷达是无法检测出该小客车已超速,除非该小客车已经超越了大卡车而继续超速。
这告诉我们,利用雷达波来检测车速时,是无法在车阵中检测到特定车辆的速度,而只能检测到开在车阵最前面,且体积较大的车子的速度。
>>雷达原理详述<<
下面的文章,将更详细地探讨雷达测速的各种影响因素:
·雷达波覆盖的范围影响雷达波覆盖范围的因素如下:
·雷达的功率
·电波接收器的灵敏度
·天线的特性
·欲检测物体的体积大小
·雷达与欲检测物体的距离
·欲检测物体与雷达天线的相对位置及角度
下图显示出影响测速雷达波覆盖范围的因素:
由上图可知大型拖车最容易被检测到速度,只要在400米的范围,都可以被检测。
>>测速地点的选择<<
雷达测速的基本原理,其实是由车辆所反射回来的电波来计算车速,那么在道路上一些不会动的物体,如路标、路灯等的体积都很小,尚不会对雷达电波生成太多的影响,但如果是一些较大的物体,如建筑物、停在路旁的大卡车,或是高速公路上一些路段的大型路标、广告板等,这些物体就一定会影响到雷达电波的反射,也就是说即使路上没有车辆经过,所使用的测速雷达还是会检测到一些数据,只是这些数据可能速度都是0而已。理想的测速照相地点,应该位于空旷无阻碍且没有大型反射物的道路上;在开始测速之前,选择地点是相当重要的;操作员在开始前,必须在车流前,选择一视线良好的位置,该视线上不能有如[公交车站]、[大型路标]、[金属棚栏]、[防撞护栏]等物体。另外,使用测速雷达时,不能在道路的中央分隔岛上使用,只能在道路两旁使用。
根据法律认可的都卜勒原理,由于雷达发射和接收共用一个天线,且运动目标的运动方向与天线法线方向相一致,运动目标的都卜勒频率fd符合下列关系式。
将(1)式变为
其中Vr为目标运动速度;C为电磁波在空气中的传播速度,是一个常数;ft为雷达的发射频率,是一个已知量;fd为测量到的运动目标引起的都卜勒频率,其测量精度由石英晶体振荡器保证,并由计算机处理进行速度换算并送到显示屏显示。
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