CN103760536A - 雷达测速仪的现场检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达测速仪的现场检测方法，通过将安装有与雷达测速仪相匹配的微波天线的小车，在装有雷达测速仪的道路上，沿着车辆行驶的方向上，通过雷达测速仪的辐射区域，找到功率最大点，以及最大功率下降3dB点，分别测量出雷达测速仪与行驶车辆的物理夹角

、车辆进出3dB点时的角度

、

和车辆在进出雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离

。测量出雷达测速仪的微波发射频率，得到雷达测速仪的微波发射频率的误差。将

、

和距离

，以及所需要检测的速度输入运动目标速度模拟装置，运动目标速度模拟装置对雷达测速仪的速度误差进行检定。本发明安全性能高，准确性高，稳定性强，还能够实现数据的再现，减轻了技术人员的工作压力和强度。

Description

雷达测速仪的现场检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法，特别涉及一种雷达测速仪的现场检测方法。

背景技术

利用雷达测速仪来检测机动车辆行驶速度是目前世界上技术非常成熟也是最常使用的检测方法，它可以简单、快速、灵活、准确地测量出所需要测定的机动车行驶速度。

利用雷达测速仪检测机动车辆行驶速度的基本原理为:多普勒原理。雷达测速仪主要是应用了多普勒原理，当一定发射频率的雷达波束射到移动目标时，其反射频率携带了目标速度信息，反射频率与发射频率不同，两者之差称为多普勒频率，多普勒频率与目标的移动速度成正比。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射频率。我们可以根据公式：

$f_d=\frac{2}{c}K{f}_{0}v$

式中：f_d——多普勒频率，Hz；

c——电磁波的传播速度（3×10⁵km/s）；

K——单位换算系数（10³/3.6）；

f₀——雷达测速单元微波发射频率的标称值，MHz；

v——机动车速度，km/h。

计算得出。

我们知道在物理学中，速度是一个矢量而非标量，所以速度的大小不仅与量值的大小有关，还与方向有关。从图1中可以清楚的看出雷达测速仪检测到的速度是AB两点连接线上的速度，而并非是车辆行驶的速度v。如果我们将∠ABC设定为α，那么车辆的实际行驶速度其中v₁为雷达测速仪所检测到的数据。

雷达测速仪在实际投入使用前都需要对其进行检测，确定其检测准确度，另外，雷达测速仪在使用一段时间后也要对其进行再检测，确定其检测误差，以便调整其准确度。

目前国内外检测雷达测速仪的方法一般都分为实验室中的模拟检定外加路面上的实际路跑。

如在美国检测方法主要以国际法制计量组织（OIML）及国际警察首长协会（IACP）的相关标准为基础。技术人员定期进行周检，先是将雷达测速仪拆下来，带回实验室，使用运动目标速度模拟装置对其进行模拟检定，确保其准确并有很好的线性和重复性，然后再将雷达装回到路边，使用装有五轮仪或标准光电测速仪的车辆，使用不同的车速来跑，以确保其安装角度的准确。

在英国技术人员使用运动目标速度模拟装置进行模拟测量。路试时，标准速度车应在20mph～至少120mph速度点上进行检测，并通过相机快门、光电脉冲遮挡计时、摄像机帧数等方式进行验证。

在我国目前检定安装在现场的雷达测速仪，执行的是JJG527《机动车超速自动监测系统》国家检定规程。检测方法与美国的方法相仿。

现有的检测方法存在的问题

首先在每次检测之前要将装在路上的雷达测速仪取下来，送到实验室进行模拟检测，然后将检测合格的雷达再装回到路上，由于安装角度很难调试，其工作量非常大，而且很危险。

其次调试安装好以后，要进行实际路跑的试验，由于在检测时的交通条件是很难预测的，所以一般跑车的速度大多是低于所跑车道路的限速值，而交通管理部门恰恰使用的是超速部分的速度值。

如果使用低速试验的检测方法，能够判断出车辆在高速行驶情况下雷达测速仪检测的数据还是准确的吗？

我们知道由于雷达波从天线中发射出来，在空气中传播是以扇形发散的，所以雷达波是发射出来的是一个区域，而并非是一条直线。在图2中阴影部分为雷达测速仪所辐射的范围，也就是说机动车辆行驶到阴影部分的任何一个地方，雷达测速仪都有可能检测到机动车在那一点的车辆速度。那么机动车从M点行驶到N点，其车辆行驶的速度方向与车辆和雷达连线方向的夹角，在不断的变化，假设机动车以一个恒定的速度由M点行驶到N点，那么雷达测速仪所检测到的数据，也在不断的变化，而且所检测到的数值符合v₁＝vcosα。由于测量角度随着车辆在检测区域内行驶在不断的变化，从函数v₁＝vcosα中可以知道如果机动车以恒定的速度v行驶，雷达测速仪所检测到的速度v₁与v之间并不是一个线性关系，随着检测角度α的变化，v₁与v数据是非线性的，并且机动车实际行驶的速度v越大其离散值越大。所以通过低速试验的检测来推断机动车在高速行驶情况下雷达测速仪检测的数据是不对的。

现有的这种地感线圈式测速仪的检测方法存在如下缺点：

①缺乏安全性：通过实际路跑来判断雷达测速仪安装角度的检定方法，需要车辆跑出很高的速度，在实际交通情况下无疑是非常危险的。

②准确性不高：由于道路上坡度情况不同，风向和风速随时在变化着，所以汽车无法以准确恒定的速度行驶，使汽车的标准速度的准确性不高，从而导致检测的准确性不高。

③无法再现数据，由于机动车的特点加之外界各种情况的变化，使得我们的车辆无法重复跑出两次完全相同的速度，无法进行计量数据的再现。

④无法确定雷达测速仪的实际安装角度，由于机动车雷达测速仪一般都是安装在路边或道路的上方，我们在检测雷达测速仪时往往无法准确的测量出雷达测速仪与机动车行驶方向的夹角和雷达测速仪所辐射的区域，更无法去模拟机动车通过所辐射的区域反射给雷达测速仪的信号。

⑤技术人员定期进行周检的工作量繁重，由于周检先是将雷达测速仪拆下来，带回实验室，使用运动目标速度模拟装置对其进行模拟检定，然后再将雷达装回到路边，使用装有标准测速仪的车辆，用不同的车速来跑，以确保其安装角度的准确。工作量非常繁重，有时一个雷达测速仪要检测数天的时间。

由此可见，现有的雷达测速仪的检测方法是值得改进的。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述问题，提供一种雷达测速仪的现场检测方法。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种雷达测速仪的现场检测方法，包括以下步骤：

（1）、将相应波段的微波天线安装在一个小车上，其高度与机动车辆相仿，天线方向为车辆行驶的方向，通过信号放大器与微波功率计相连接；

（2）、在安装有雷达测速仪的道路上，将装有微波天线的小车按照所需要检测的车道，沿着车辆行驶的方向移动小车，同时监测微波功率计，直到微波功率计上所显示的功率值最大，将小车停下；

（3）、朝着雷达测速仪方向转动天线，直至同时监测微波功率计，直到微波功率计上所显示的功率值最大时，测量出微波天线所转过的角度即雷达测速仪实际安装角度α；

（4）、将微波天线转回车辆行驶方向后，分别向车辆行驶方向的前、向后移动小车，同时监测微波功率计，找到各自功率下降3dB点的位置，并同步骤（3）测量出车辆进出3dB点时雷达测速仪与之的角度α₁、α₂，同时测量出这两个位置的距离L；

（5）、检测雷达测速仪发射的微波频率，得到雷达测速仪的微波发射频率的误差；

（6）、使用运动目标速度模拟装置与微波天线相连接，打开运动目标速度模拟装置，将所要检测的速度值输入到装置中，并同时输入步骤（4）检测到的角度α₁、α₂和进出雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L；

（7）、运动目标速度模拟装置将所需要检测的多普勒信号模拟成机动车通过雷达测速仪真实情况通过微波天线反射回去，对雷达测速仪的速度误差进行检定。

作为本发明的一种改进，所述的运动目标速度模拟装置是一个能够产生两个相位相差90°的信号源。

作为本发明的一种改进，步骤（5）中是通过将小车移动至雷达测速仪辐射区，微波天线朝向雷达测速仪方向，把微波频率计与微波天线相连接，打开微波频率计检测雷达测速仪发射的微波频率的。

作为本发明的一种改进，所述的步骤（7）中运动目标速度模拟装置对雷达测速仪的速度误差检定的具体方法为将所要检测速度的多普勒频率按照α₁角变化到α₂反射给雷达测速仪，信号的时长为进出雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L除以所要检测的速度。

有益效果：

本发明由运动目标速度模拟装置给出的车辆行驶的信号，是充分地模拟了机动车辆，行驶过雷达测速仪触发区域时的情况，给出的信号是机动车辆进入、行驶和驶出触发区时车辆的反射面与雷达天线之间的夹角变化的多普勒信号，较好的仿真出机动车以各种速度通过雷达测速仪测速区域。相比现有的机动车雷达测速仪的检测方法，优点具体为：

①安全性：本发明只需现场模拟的方法就能够模拟出机动车以各种速度通过雷达测速仪测速区域的情况，不需要使用汽车在架设有雷达测速仪的车道上高速行驶，因此安全性强；

②准确性高：由于可以准确测出雷达测速仪安装的角度，以及最大辐射场强的3dB点和相应的角度，通过运动目标速度模拟装置，可准确地模拟出各种标准速度，得到机动车雷达测速仪的准确测速误差；

③数据可再现，由于模拟多普勒信号可随意设定，因此可重复进行检测，实现数据再现；

④能够确定雷达测速仪的实际安装角度，由于通过微波功率计和微波天线，我们可以很准确的测量出雷达测速仪与行驶车辆反射面的角度，使得雷达测速仪物理安装角度，可以准确的测量出来；

⑤精准的现场模拟检测，模拟出机动车辆在高速行驶过雷达测速仪检测区域时的情况，这是也是目前使用的方法无法做到的；

⑥减轻技术人员的工作强度和压力，由于实现了现场模拟检测的问题，所以无需将雷达拆卸下来，回到实验室进行模拟检定，不会因为拆卸和安装造成雷达测速角度改变而带来的误差；

⑦测速稳定性可察，由于可以对同一个值，在相对短的时间里（即在相同测试条件下），进行多次测量，因此可以考察出被检测的雷达测速仪的测速稳定性，求出最大变化量。

附图说明

图1为机动车通过侧装的雷达测速仪示意图。

图2为机动车雷达测速仪辐射区域示意图。

图3为机动车微波天线安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是幅图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

本发明是一种机动车雷达测速仪的检测方法，具体的步骤是将相应波段的微波天线安装在一个小车上，其高度与机动车辆相仿，天线方向为车辆行驶的方向，如图3所示。通过信号放大器与微波功率计相连接。在安装有雷达测速仪的道路上，将装有微波天线的小车按照所需要检测的车道，沿着车辆行驶的方向移动小车，同时监测微波功率计，直到微波功率计上所显示的功率值最大，将小车停下，此时微波天线的位置就是雷达测速仪辐射的中心点连线上。朝着雷达测速仪方向转动天线，直至同时监测微波功率计，直到微波功率计上所显示的功率值最大，此时微波天线的方向就是雷达测速仪辐射的场强方向，测量出微波天线所转过的角度，便得到了雷达测速仪实际安装角度α。将微波天线转回车辆行驶方向后，分别向前、向后移动小车，同时监测微波功率计，找到各自功率下降3dB点的位置（M、N）并测量出车辆进出3dB点时雷达测速仪与之的角度α₁、α₂，同时测量出这两个位置的距离L，如图2所示。将小车移动至雷达测速仪辐射区，微波天线朝向雷达测速仪方向。把微波频率计与微波天线相连接，打开微波频率计，便可检测到雷达测速仪发射的微波频率。把微波频率计更换成运动目标速度模拟装置与微波天线相连接，打开运动目标速度模拟装置，将所要检测的速度值输入到装置中，并同时输入α₁、α₂和进出雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L。运动目标速度模拟装置将所要检测速度的多普勒频率按照α₁角变化到α₂反射给雷达测速仪，信号的时长为进出雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L除以所要检测的速度。

上述的方法中所用的运动目标速度模拟装置是一个能够产生两个相位相差90°的信号源，两个相位相差90°的信号进入微波正交混频器后可以产生f₀+f₁或f₀-f₁(其中f₀为雷达测速仪所发射微波的频率，f₁为多普勒频率)，表明车辆行驶的方向。

下面结合具体的数据，对本发明作进一步地说明。

实施例一：

本实施例对雷达测速仪进行检测，在某安装有雷达测速仪的道路上，按照本发明的方法，首先检测到角度α、α₁、α₂以及雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L，分别为（19.0°、22.0°、25.0°和4.7m）。（检测的车道为2车道）

使用微波频率计检测到雷达测速仪发射频率为35.098GHz，误差是-2MHz（国家检定规程中规定这一指标应满足≦100MHz)。

在运动目标速度模拟装置上输入刚刚检测到的（19.0°、22.0°、25.0°和4.7m）和需要检定的速度，如120km/h，由运动目标速度模拟装置向雷达测速仪发送模拟机动车以120km/h通过时的多普勒信号，雷达测速仪上显示119km/h。得到雷达式测速仪测速误差为-1km/h。（国家检定规程中规定这一指标应满足（-4～0）%。

实施例二：

本实施例对雷达测速仪进行检测，在某安装有雷达测速仪的道路上，按照本发明的方法，首先检测到角度α、α₁、α₂以及雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L，分别为（27.0°、30.0°、33.0°和2.6m）。（检测的车道为2车道）

使用微波频率计检测到雷达测速仪发射频率为24.165GHz，误差是15MHz（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足≦45MHz)。

在运动目标速度模拟装置上输入刚刚检测到的（27.0°、30.0°、33.0°和2.6m）和需要检定的速度，如150km/h，由运动目标速度模拟装置向雷达测速仪发送模拟机动车以150km/h通过时的多普勒信号，雷达测速仪上显示146km/h。得到雷达式测速仪测速误差为-4km/h。（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足（-4～0）%。

实施例三

本实施例对雷达测速仪进行检测，在某安装有雷达测速仪的道路上，按照本发明的方法，首先检测到角度α、α₁、α₂以及雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L，分别为（27.0°、30.0°、33.0°和1.2m）。（检测的车道为1车道）

使用微波频率计检测到雷达测速仪发射频率为24.165GHz，误差是15MHz（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足≦45MHz)。

在运动目标速度模拟装置上输入刚刚检测到的（27.0°、30.0°、33.0°和1.2m）和需要检定的速度，如150km/h，由运动目标速度模拟装置向雷达测速仪发送模拟机动车以150km/h通过时的多普勒信号，雷达测速仪上显示146km/h。得到雷达式测速仪测速误差为-4km/h。（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足（-4～0）%。

实施例四

本实施例对雷达测速仪进行检测，在某安装有雷达测速仪的道路上，按照本发明的方法，首先检测到角度α、α₁、α₂以及雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L，分别为（22.0°、19.8°、24.2°和2.1m）。（检测的车道为1车道）

使用微波频率计检测到雷达测速仪发射频率为35.098GHz，误差是-2MHz（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足≦100MHz)。

在运动目标速度模拟装置上输入刚刚检测到的（27.0°、30.0°、33.0°和2.6m）和需要检定的速度，如180km/h，由运动目标速度模拟装置向雷达测速仪发送模拟机动车以180km/h通过时的多普勒信号，雷达测速仪上显示174km/h。得到雷达式测速仪测速误差为-6km/h。（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足（-4～0）%。

实施例五

本实施例对雷达测速仪进行检测，在某安装有雷达测速仪的道路上，按照本发明的方法，首先检测到角度α、α₁、α₂以及雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L，分别为（22.0°、19.8°、24.2°和2.1m）。（检测的车道为1车道）

使用微波频率计检测到雷达测速仪发射频率为35.098GHz，误差是-2MHz（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足≦100MHz)。

在运动目标速度模拟装置上输入刚刚检测到的（27.0°、30.0°、33.0°和2.6m）和需要检定的速度，如120km/h，由运动目标速度模拟装置向雷达测速仪发送模拟机动车以120km/h通过时的多普勒信号，雷达测速仪上显示119km/h。得到雷达式测速仪测速误差为-1km/h。（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足（-4～0）%。

实施例六

本实施例对雷达测速仪进行检测，在某安装有雷达测速仪的道路上，按照本发明的方法，首先检测到角度α、α₁、α₂以及雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离L，分别为（22.0°、19.8°、24.2°和2.1m）。（检测的车道为1车道）

使用微波频率计检测到雷达测速仪发射频率为35.098GHz，误差是-2MHz（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足≦100MHz)。

在运动目标速度模拟装置上输入刚刚检测到的（27.0°、30.0°、33.0°和2.6m）和需要检定的速度，如60km/h，由运动目标速度模拟装置向雷达测速仪发送模拟机动车以60km/h通过时的多普勒信号，雷达测速仪上显示60km/h。得到雷达式测速仪测速误差为0km/h。（国家检定规程JJG528中规定这一指标应满足（-4～0）%。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种雷达测速仪的现场检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、将相应波段的微波天线安装在一个小车上，其高度与机动车辆相仿，天线方向为车辆行驶的方向，通过信号放大器与微波功率计相连接；

（2）、在安装有雷达测速仪的道路上，将装有微波天线的小车按照所需要检测的车道，沿着车辆行驶的方向移动小车，同时监测微波功率计，直到微波功率计上所显示的功率值最大，将小车停下；

（3）、朝着雷达测速仪方向转动天线，同时监测微波功率计，直到微波功率计上所显示的功率值最大时，测量出微波天线所转过的角度即雷达测速仪实际安装角度                                               

；

（4）、将微波天线转回车辆行驶方向后，分别向车辆行驶方向的前、向后移动小车，同时监测微波功率计，找到各自功率下降3dB点的位置，并同步骤（3）测量出车辆进出3dB点时雷达测速仪与之的角度、

，同时测量出这两个位置的距离

；

（5）、使用微波频率计与微波天线相连接，检测雷达测速仪发射的微波频率，得到雷达测速仪的微波发射频率的误差；

（6）、使用运动目标速度模拟装置与微波天线相连接，打开运动目标速度模拟装置，将所要检测的速度值输入到装置中，并同时输入步骤（4）检测到的角度、

和进出雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离

；

（7）、运动目标速度模拟装置将所需要检测的多普勒信号模拟成机动车通过雷达测速仪真实情况通过微波天线反射回去，对雷达测速仪的速度误差进行检定。

2.根据权利要求1所述的雷达测速仪的现场检测方法，其特征在于：所述的运动目标速度模拟装置是一个能够产生两个相位相差

的信号源。

3.根据权利要求1所述的雷达测速仪的现场检测方法，其特征在于：步骤（5）中雷达测速仪发射的微波频率是通过将小车移动至雷达测速仪辐射区，微波天线朝向雷达测速仪方向，把微波频率计与微波天线相连接，打开微波频率计检测雷达测速仪发射的微波频率测得的。

4.根据权利要求1所述的雷达测速仪的现场检测方法，其特征在于：所述的步骤（7）中运动目标速度模拟装置对雷达测速仪的速度误差检定的具体方法为将所要检测速度的多普勒频率按照

角变化到

反射给雷达测速仪，信号的时长为进出雷达测速仪辐射场强的3dB点时两个位置的距离

除以所要检测的速度。

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