交通测速仪.pptx

1、交通测速仪,2905103004 袁东东 2905103005 李乔森 2905103009 程云鹏 2905103028 童晓明,2012/5/14,传感器与传感技术课程设计,2012/5/14,1.应用背景 2.测速仪分类 3.激光测速仪系统结构 4.激光测速仪工作原理 5.激光测速仪技术要点 6.其他测速技术 7.产品实物,交通测速仪在交通监控与管制中起着越来越重要的作用，特别是在道路交通巡逻、检查以及车流量统计的检测方面得到广泛应用。然而测速仪普遍存在的同题如测试精度不高，作用距离有限等限制了它的进一广应用。 这里针对交通测速仪的工作原理进分析，并提出了有效的改善其性能的方法。,201

2、2/5/14,应用背景,激光测速仪抓拍到的违章车辆,2012/5/14,2012/5/14,带测速抓拍功能的电子眼,测速仪分类,2012/5/14,雷达测速仪：发射雷达波测速。 激光测速仪： 发射激光测速。 电感线圈测速仪：测车辆行驶经过两个线圈的平均速度。 视频测速仪：图像处理技术,测速仪分类,2012/5/14,雷达测速仪（Radar） 雷达工作原理与声波的反射情形极类似，差别只在于其所使用之波为一频率极高之无线电波，而非声波。雷达之发射机向某一方向发射发射电脉冲（Pulse），以接收雷达发射机所发出电脉冲之回波。,特点：雷达波束的照射面大，因此雷达测速易于捕捉目标。技术成熟，价格适中。发

3、射张角越大，测速准确率越易受影响,特点：测速快，无法于移动状态下使用，发射锥角度只有不到十分之一度；因此以激光测速可以明确认定受测目标。,2012/5/14,激光测速仪（ Laser ）：发射的信号是激光，利用激光的良好的单色性和方向性，进行定位和测速。,雷达测速,激光测速,100200,0.10,激光测速：激光束极细，最大距离约1km,可精确瞄准任一目标。反应快，单次测速时间约为.秒。激光测速仪由于它的发射角很小，它的测速基本上是点测量行为，抓拍到的图片有红色准心的就是超速的车辆。只能在静止状态下应用。雷达感应器可以侦察到雷达测速仪，极难侦察到激光测速仪的存在。,2012/5/14,激光测速

4、与雷达测速比较,雷达测速：易于捕捉目标，单次测速时间为雷达测速约高要23秒。最大距离约1km,当有两车并行时，雷达测速仪无法分辨出哪一辆车是超速车辆。无线电波会对测速雷达产生干扰，使测量结果失真。,脉冲式半导体激光测速仪可分为四部分: 激光发射系统, 激光接收系统, 计数系统( 数据采集及信息处理、显示) 及电源部分。,2012/5/14,系统结构,2012/5/14,发射系统结构组成,在电源控制下发出一串激光束, 经过光学系统的调制后形成具有一定面积和强度的平行光束, 发送到待测物体上。同时用分光镜 反馈回少量激光能量, 作为起始计时触发脉冲, 通过取样器输送给激光探测器。,2012/5/1

5、4,接收系统结构组成,在光电传感器前加一滤光片滤除背景光的干扰。,测速仪接收系统包括光学调制( 光学接收天线、滤波器或滤波片) 、光电探测器( 雪崩光电二极管) 、前置放大器( 低噪声前置放大器和视频放大器) 、接收电路( 阀值电路、脉冲形成电路)等,2012/5/14,经过滤光片后的光信号作用在光电传感器上，光电传感器将光信号转换为电信号，但是得到的电信号只有毫伏量级，需要放大处理。,放大器一个作用是将接收到的毫伏量级的电信号通过一个低噪声前置放大器将信号作预放大后,然后 输入到光电信号处理器进一步放大和处理。,测速仪主要系利用多普勒效应（Doppler Effect）（1842）原理：当目

6、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机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。,2012/5/14,工作原理,2012/5/14,激光测速仪工作原理图,工作原理,多普勒效应,一般情况下VrC，公式化简为,2012/5/14,考虑激光的发射和接收过程，得到,f0 发射激光频率，f0 接收到的激光频率，Vr车辆分速度 ，C光速,（1）,当运动物体驶近微波源时，Vr 为正，当运动物体远离微波源时，Vr 为负。,2012/5/14,（2）,公式（1）可以改写成,f d 叫做多谱勒频率,显然运动物体的分速度Vr与fd成正

7、比，即测得fd就可求得目标运动物体的分速度Vr。,（3）,对于多谱勒频率fd的测量，一般采用测频法，即给定一段时间T作为标准时基，测在标准时基T内通过的多谱勒信号的脉冲个数，其示意图如图1所示。,2012/5/14,2012/5/14,若在标准时基T内测得有N个脉冲，则多谱勒频率fd为：fd=NT(图1中fd的信号为经整形后的多谱勒信号)。将fd=NT代入(3)式得：,C, f0 均为已知量，只要测得N和T就可以得到车辆的径向分速度Vr，再根据V和Vr的关系,式(4)，V=Vr就可以求出车辆速度V,（4）,2012/5/14,交通测速仪系统工作框图,发射激光,光电传感器接收,转换电路,信号处理

8、,图像显示 超速抓拍,车辆,系统结构,激光测速系统工作流程,2012/5/14,激光,光束长距离红外机动车激光测速仪多采用905nm波长的阵列脉冲激光二极管InGaAs发射一串单光束脉冲激光, 其脉冲重复率通常不大于390Hz, 有效作用距离一般为( 51000)m, 测速范围为( 10300) km/h, 测速误差1km/h,2012/5/14,技术要点,一般采用900nm1um量级的激光，为不可见光，不会对驾驶员视线造成干扰。国家标准规定人眼直视10h无影响。,识别,机动车激光测速仪的测量方向与车辆的行驶方向往往存在一个夹角, 导致测量速度小于实际车辆行驶速度, 因此, 为了避免上述余弦效

9、应对测量结果带来过大的影响, 如不进行补偿, 实 际的测量距离一般应选择50m以上, 并与车辆的行驶方向尽可能相一致。,2012/5/14,激光波发射锥角度(激光发射部分发散角)只有不到十分之一度；因此以激光测速可以明确认定受测目标。激光狭窄光束使得两车被同时侦测到的机会等于零。,误差因素,仪器误差,2012/5/14,传输误差,仪器本身产生的系统误差主要是晶体振荡器频率的自身影响。即基准振荡器产生的振荡脉冲与门电路开闭时间的位相不同引起的。计时量化误差。,当激光通过大气传输时, 会产生两种效应。一种是大气衰减效应, 由于大气吸收和散射及气溶胶作用, 使传输的光辐射强度受到衰减。,2012/5

10、/14,减小误差的方法,仪器本身的系统误差是脉冲式激光测速仪的主要误差。 如何设计时刻鉴别单元以消除或减小仪器本身的系统误差, 提高测时精度是脉冲测速仪的重要课题。要减小计时量化误差, 最直接的办法就是提高计数脉冲频率,但它的提高又受到器件等因素的限制。 采用模数转换技术来减少计数量化误差是一种有效的方法,其他测速技术,2012/5/14,双光束测速技术,双光束短距离红外机动车激光测速仪, 采用905 nm波长的脉冲激光, 脉冲重复率可高达4000 Hz, 实际测量距离一般为30 m 以内, 测速范围为20 250 km/h, 测速误差为! 1 km/h。由于被测车辆的测量区域距离机动车激光测速仪最大仅为30 m, 能够在保证足够测速准确度的前提下,