雷达测速仪标定装置的研制_廉飞宇

第３３卷第５期２００７年９月

中国测试技术

ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５Ｓｅｐｔ．２００７

雷达测速仪标定装置的研制

廉飞宇，张

摘

元

（河南工业大学信息科学与工程学院，河南郑州４５０００１）

要：针对公路交通中雷达测速仪的检定问题，分析了《雷达测速仪检定规程》（ＪＪＧ５２８－２００４）中规定的检定方法

的不足之处，提出了两种新的雷达测速仪检定方案－－测试数据记录比对法和测试数据实时比对法，并研制了相应的（测速误差≤０．５％）。该装置与具体测速原理无关，能够实现对多种雷达测速仪的实时在线检定。路试速度标准装置

试验结果表明，该装置能够在不影响交通的情况下取得较好的检定效果。关键词：雷达测速仪；测速误差；检定；速度传感器；速度标准装置中图分类号：ＴＨ８２４

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－４９８４（２００７）０５－０１３９－０３

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒｒａｄａｒｓｐｅｅｄｇｕｎ

ＬＩＡＮＦｅｉ－ｙｕ，ＺＨＡＮＧＹｕａｎ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｒａｆｆｉｃｒａｄａｒ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｂｅｕｓｅｄｉｎＲａｄａｒＳｐｅｅｄＧｕｎＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ（ＪＪＧ５２８－２００４）ａｎｄｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｗｏｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓｔｏｖｅｒｉｆｙｉｔａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｐｅｅｄｓｔａｎｄａｒｄｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｖａｒｉｏｕｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｓｐｅｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃａｎｃａｌｉｂｒａｔｅｒａｄａｒｓｐｅｅｄｇｕｎｏｎ－ｌｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｅｓｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｉｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｃａｎｇｅｔｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔｉｎａｂａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒａｄａｒｓｐｅｅｄｇｕｎ；Ｓｐｅｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒ；Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；Ｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒ；Ｓｐｅｅｄｓｔａｎｄａｒｄｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

１引言

监测系统［１］，［２］。为此国内国际很多研究机构都在探讨此类装置的检定，并提出了一些检定方法。如地感线圈式监测系统检定装置，基于ＧＰＳ测速的检定装置

［３］

安装在高速公路和城市道路上的雷达测速仪具有超速监测和执法取证双重功能，是道路交通执法和交通管理的主要技术设备。但我国目前对该类设备的计量检定方法和检定装置的研究还比较缺乏，很多地区无法进行检定。

根据《中华人民共和国计量法》、《中华人民共和国计量法实施细则》、《中华人民共和国强制检定的，雷达测速仪是属于强制检工作计量器具明细目录》

定的工作计量器具，必须实行强制检定。程序是使用前必须送检，检定合格才允许使用；在使用过程中，还要按有关规定进行周期检定。

我国于１９８８年出台并实施了《定角式雷达测速仪试行检定规程》（ＪＪＧ５２７－１９８８），２００４年国家质检（ＪＪＧ５２８－总局又出台了《雷达测速仪检定规程》

，以及基于激光光栅的检定装置［４］等。

２

雷达测速仪的常用检定方法面临的主要

问题及解决思路

目前雷达测速仪的常用检定方法，多采用音叉

模拟法，即用特定频率的音叉来模拟某一速度的运动物体，以此来进行模拟试验。现在多使用标称

５０ｋｍ／ｈ和１５０ｋｍ／ｈ的音叉来进行模拟试验。方法是

将音叉放到雷达测速仪探头的前方，保持一定距离，轻轻敲击音叉，同时用雷达测速仪进行测试，看是否与音叉的标称速度相一致。

但在实际操作过程中，敲击音叉的轻重和音叉离探头的距离对实验数据都有一定的影响，而且这是一种理想状态下的实验方法，无法模拟现场复杂的实际情况，还有就是检定点较少从而不能反映全程的情况。

中国测试技术研究院利用由数字频率计、低频信号发生器和衰减器构成的速度准确度检定装置对雷达测速仪进行检定，取得了较好的结果，但在检定

２００４），但此类检定规程和检定方法只针对基于多普

勒效应的雷达测速仪器，不适用于固定安装的速度

收稿日期：２００７－０１－３１；收到修改稿日期：２００７－０４－１２基金项目：河南省科技攻关项目（０６２３０５１６００）

作者简介：廉飞宇（１９７０－），男，河南郑州市人，讲师，主要从事智能信息系统方面的研究。

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中国测试技术２００７年９月

之前必须先对雷达波发射频率进行检定，且检测结果易受数字频率计精度的影响［５］。

按《雷达测速仪检定规程》的规定，雷达测速仪的检定主要靠微波数字频率计这一标准设备对雷达测速仪微波发射频率进行检定。应该说该方法是一种理想状态下的实验室检定方法，无法模拟现场复杂的实际情况，也无法对固定安装的雷达测速仪进行检定。

在实际的检定操作过程当中，雷达测速仪产生的误差原因主要有以下几点［６］，［７］：

（１）雷达测速仪发射波束的张角是一个很重要的技术指标。巡逻车的速度是通过雷达波经地面物体反射后得到的。物体与巡逻车间存在着或多或少测速仪准确率越易受影响。的角度，张角越大、

（２）测速雷达天线放置不当而引起的误差。天线放置不当，地势又为非平原状态时，会使目标车速的读数被其他车的速度所代替。

（３）反射强度引起的误差。如果目标车辆旁边有（或车辆）存在，测速雷达也只反射能力更强的物体

能测到反射能力强的物体，也就是说，车的大小、形状不同，反射强度也不相同。

（４）当有两辆车并行时，雷达测速仪无法分辨出哪一辆车是超速车辆。

（５）测量信号经过多次反射后，测速仪测出的结果也会出错。

（６）无线电波会对雷达测速仪产生干扰，使得测量结果失真。

（７）流动巡逻车的雷达测速仪经常检测到车内风扇的速度，从而导致错误的结果。

根据以上几点，在对雷达测速仪进行检定时，必须考虑到雷达测速仪的现场复杂路况的影响，最好方法就是进行现场路试检定。

对于固定安装的雷达测速仪的检定来说，其检定实现又具有如下特殊性：

交通要（１）测速装置一般固定安装于高速公路、道，系统或传感器一般不能拆卸，因而不能进行实验室检定。但交通路口现场检定又面临机动车来往，稳定的被测量（速度）如何获取的困难。

（２）按我国的道路交通管理方面的法规和监测系统应用情况，必须保证１５０ｋｍ／ｈ以上至少一个速度点监测。但实际检定条件、路况下如何安全、稳定获取１５０ｋｍ／ｈ以上的超高速，以及如何保证被检测点的外延性也是必须考虑的。

针对以上问题，本方案不针对具体测速原理，考

（获虑利用雷达测速仪的拍照功能，由速度检测装置（显示速度得速度实际值）和专门设计的速度显示牌

实际值），构成速度标准装置。该装置可方便地安装于检测车上，检测车经过雷达测速仪监控区域时，就会被拍照，照片包括了速度显示装置显示的速度实际值，以及雷达测速仪的速度测量值、监测点位置、监测时间、超速限值等信息。该方法适用于各种测速原理，只要具有拍照功能就可以实现不影响交通的路试检定，而且能确保雷达测速仪的实时、连续检定。

对于无拍照功能或没有实时时钟或不能记录时间的雷达测试仪，可采用无线方式传送速度检测装置获得的速度实际值，通过与雷达测速仪获取的速度值进行比对实现检定。

３速度标准装置的研制

速度传感器给速度标准装置提供检测车的瞬时

速度实际值。考虑到与环境的交互影响、安装使用的方便性，在满足计量特性条件下，本装置选择了光电式非接触速度传感器。并对传感器在多水渍，高环境温度等条件下测速稳定性作验证实验，确保传感器的使用特性满足要求。

光电式非接触速度传感器由光学系统及大面积梳状硅光电池组合构成。将传感器安装在汽车汽车行驶时，地面杂上，镜头对准灯光照射的地面。

乱花纹通过光学系统，在光电器件上成像，并扫描梳状硅光电池，经光电转换和空间滤波等处理后，光电传感器输出周期性的随机窄带信号，该信号的基波频率正比于汽车行驶速度，并且每一周期严格对应地面上走过的一段距离，经过带通跟踪滤波器滤波和整形等预处理后，即可得到随车速变化的脉冲信号。

光电式速度传感器输出的信号需要进一步预处理才能获得对应不同速度的脉冲信号。信号预处理首先要解决的是如何跟踪滤波不同速度的正弦基波，通常可以采用集成锁相环电路构成窄带跟踪滤波器，只要传感器输出的某一速度正弦基波频率的变化在跟踪滤波器的跟踪范围，就可以实现精确跟踪滤波，使输出信号频率等于该速度的输入基波频率。其次是对通过跟踪滤波器的单一频率信号预处理成标准的ＴＴＬ电平脉冲后，才能输入微机数据采集系统进行数据处理。通常可以采用整形及电平转换电路来实现。

数据处理单元系统采用单片机系统。设计中特别需要注意的问题有：电喷发动机对数据传输和显

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雷达测速仪标定装置的研制

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示模块的干扰；速度显示牌、测速传感器的安装结构；以及强室外光下速度显示牌设计等。

考虑到系统的可扩展性，装置设计中包含了其它数据源数据获取接口，用于校准的同步触发信号。完成速度信息获取（或者由传感器“数据处理ＭＣＵ”

获取原始信息），向“显示处理ＭＣＵ”通过ＲＳ４８５接口传输速度和其它信息。“显示处理ＭＣＵ”接收信息，按信息字头作相应处理或在显示牌显示速度。系统硬件整体架构参见图１，软件设计主要包括功能架构、数据逻辑分析和操作界面。

４．２测试数据实时比对法

对于没有实时时钟或者不能记录测试时间的雷

达测试仪则不能采用方案１对其来进行检定。此时可以使用该速度标准装置专用的一种无线数据发射装置来进行检测。检定时，将专用数据发射装置和速度标准装置的ＲＳ２３２接口相连接，将数据接收装置置于被检雷达测速仪的旁边，利用这种无线接收装置可以将被测车辆的即时速度传递给放于雷达测速仪旁边的无线接收装置上，并显示出来，然后将两个速度直接比对即可检定雷达测速仪的准确性。

５

该速度标准装置技术指标为：（１）测速范围：（０～２５０）ｋｍ／ｈ（２）分辨率：０．１ｋｍ／ｈ（３）测速精度：≤±０．２ｋｍ／ｈ（４）误差：±０．５％

结论

本速度标准装置由速度测量和速度显示模块构成，速度测量给出检测车当前的速度实际值，速度显示模块用特殊设计的显示牌显示当前速度。只要雷达测速仪具有拍照功能就可以实现在线检定，适用于各种测速原理的测速系统，且能保证测速系统的监测、拍照取证唯一性。对于无拍照功能的雷达测速系统，也可通过安装无线数据收发模块，达到在线检定的目的。

参考文献

［１］ＪＪＧ５２８－２００４，雷达测速仪检定规程［Ｓ］．２００４．

［２］ＪＪＧ５２８－１９８８，手握式雷达测速仪试行检定规程［Ｓ］．１９９８．［３］何海波，杨元喜，孙中苗．几种ＧＰＳ测速方法的比较分析

（３）：２１７－２２０．［Ｊ］．测绘学报，２００２，３１

４

４．１

两种路试标定方法

测试数据记录比对法

“车速试验”中标定装置内部配有实时时钟，在

可以精确记录下某时刻被测车辆的运动速度，同时还可以将测试记录打印输出。有的雷达测速仪也具有实时时钟，也可以记录下被测车辆某时刻的即时速度。这样利用这种数据记录功能，即可对雷达测速仪进行检定。检定时先将速度标准装置和被检雷达测速仪的内部实时时钟校准至时间一致，然后同时使用速度标定装置和被检测雷达测速仪对同一运动的车辆进行测试，并记录下多组测试数据。只要对比记录下来的多组数据在相同时刻的速度值是否一这种方法使用起致，即可检定雷达测速仪的准确性。

来较为方便、快捷。运用这种方法的路试验检定过程如图２所示。

［４］杜振辉，李淑清，蒋诚志，等．激光光栅多普勒效应微小振

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