Radar sebességű fegyver - Radar speed gun
A radar sebességű pisztoly (szintén radarfegyver és sebességpisztoly ) olyan eszköz, amelyet a mozgó tárgyak sebességének mérésére használnak. Ezt alkalmazzák a bűnüldöző sebességének mérésére a mozgó járművek , és gyakran használják a professzionális néző sport, a dolgok, mint a mérési bowling sebesség krikett, sebesség hangú baseball , és a sebesség tenisz szolgálja.
A radar sebességű pisztoly egy Doppler radar , amely lehet kézi, járműre szerelt vagy statikus. A Doppler -effektus által okozott visszatérő radarjel frekvenciaváltozásának észlelésével méri azoknak a tárgyaknak a sebességét, amelyekre mutatnak , miközben a visszaadott jel frekvenciája az objektum megközelítési sebességével arányosan növekszik, ha az objektum közeledik, és leereszkedik, ha a tárgy távolodik. Az ilyen eszközöket gyakran használják a sebességkorlátozások végrehajtására , bár a korszerűbb LIDAR gyorsfegyver- műszerek, amelyek radar helyett impulzus lézerfényt használnak , a huszonegyedik század első évtizedében kezdték lecserélni a radarfegyvereket a kis radarokkal kapcsolatos korlátozások miatt. rendszerek.
Történelem
A radar sebességű fegyvert ifjabb John L. Barker és Ben Midlock találta fel, akik radarokat fejlesztettek ki a hadsereg számára, miközben az Automata Jelző Társaságnál (később az LFE Corporation Automatikus Jelosztálya) dolgoztak Norwalkban, a második világháború idején . Eredetileg a Grumman Aircraft Corporation kereste meg az Automatic Signal-t, hogy megoldja a ma már legendás PBY Catalina kétéltű repülőgépek földi futómű-károsodásának sajátos problémáját . Barker és Midlock egy Doppler -radar egységet forrasztottak le a forrasztott kávésdobozokból, hogy mikrohullámú rezonátorokat készítsenek. Az egységet a kifutópálya végén szerelték fel (a Grumman's Bethpage, NY létesítményben), és közvetlenül felfelé irányították a leszálló PBY -k süllyedési sebességének mérésére. A háború után Barker és Midlock radart teszteltek a Merritt Parkway -n . 1947 -ben a rendszert a Connecticuti Állami Rendőrkapitányság tesztelte a Connecticut állambeli Glastonburyben , kezdetben forgalomfelmérésre és figyelmeztetésre a túlzott sebesség miatt. 1949 februárjától kezdve az állami rendőrség gyorshajtási jegyeket kezdett kiadni a radar által rögzített sebesség alapján. 1948 -ban a New York -i Garden City -ben is használtak radart .
Gépezet
Doppler effektus
A sebességpisztolyok Doppler radart használnak a sebességmérések elvégzésére.
A radar sebességű fegyverek, mint más típusú radarok, rádióadóból és -vevőből állnak . Rádiójelet küldenek keskeny sugárban, majd ugyanazt a jelet kapják vissza, miután az visszaverődik a céltárgyról. A Doppler -effektusnak nevezett jelenség miatt , ha az objektum a pisztoly felé vagy attól távolodik , a visszavert rádióhullámok frekvenciája , amikor visszatérnek, eltér az átvitt hullámoktól. Amikor a tárgy közeledik a radarhoz, a visszatérő hullámok frekvenciája magasabb, mint az átvitt hullámok; amikor a tárgy távolodik, a frekvencia alacsonyabb. Ebből a különbségből a radar sebességű pisztoly kiszámíthatja annak az objektumnak a sebességét, amelyről a hullámok visszapattantak. Ezt a sebességet a következő egyenlet adja meg:
ahol c a fény sebessége , f a kibocsátott frekvencia a rádióhullámokat, és Δ f a különbség frekvencia között rádióhullámok, amelyek által kibocsátott és a kapott vissza a fegyvert. Ez az egyenlet pontosan csak akkor áll fenn, ha az objektum sebessége alacsony a fényhez képest, de a mindennapi helyzetekben ez a helyzet, és az objektum sebessége közvetlenül arányos ezzel a frekvenciakülönbséggel.
Helyhez kötött radar
A visszatérő hullámok vételét követően az ezzel a különbséggel egyenlő frekvenciájú jelet hoznak létre a vett rádiójel és az átvitt jel egy részének keverésével . Ahogyan két különböző zenei hangok játszottak együtt hozzon létre egy ütemet veszi a különbséget gyakorisága között, így amikor ez a két rádiójeleket keverése egy „verte” jel (úgynevezett heterodin ). Az elektromos áramkör ezt a frekvenciát egy digitális számláló segítségével méri, hogy megszámolja a meghatározott időtartamú ciklusok számát, és a számot megjeleníti a digitális kijelzőn az objektum sebességeként.
Mivel ez a fajta gyorsfegyver méri a sebességkülönbséget a célpont és maga a fegyver között, a pisztolynak álló helyzetben kell lennie a helyes leolvasás érdekében. Ha a mérést mozgó autóból végzik, az a két jármű közötti sebességkülönbséget adja meg, nem pedig a cél sebességét az úttesthez képest, ezért a mozgó járművektől eltérő rendszert dolgoztak ki.
Mozgó radar
Az úgynevezett "mozgó radar" esetében a radarantenna visszavert jeleket kap a céljárműtől és a helyhez kötött háttértárgyaktól, például az útburkolatról, a közeli útjelző táblákról, a védősínekről és az utcai lámpákról. Ahelyett, hogy összehasonlítaná a célból visszavert jel frekvenciáját az átvitt jellel, összehasonlítja a céljelet ezzel a háttérjellel. A két jel közötti frekvenciakülönbség adja meg a céljármű valós sebességét.
Tervezési szempontok
A modern radarsebességű fegyverek általában X , K , K a és (Európában) K u sávokban működnek .
Az X sáv (8-12 GHz) frekvenciatartományával működő radarfegyverek egyre ritkábbak, mivel erős és könnyen észlelhető sugárzást eredményeznek. Ezenkívül a legtöbb automatikus ajtó rádióhullámokat használ az X sávtartományban, és esetleg befolyásolhatja a rendőrségi radar leolvasását. Ennek eredményeként a K sáv (18-27 GHz) és K egy sávban (27-40 GHz) a leggyakrabban használt a rendőrség szervek.
Egyes autósok radarérzékelőket telepítenek, amelyek figyelmeztethetik őket a sebességkorlátozó jelenlétére , és a radarból származó mikrohullámú jelek gyenge állomásra hangolva szintén megváltoztathatják az AM és FM rádiójelek vételének minőségét. Ezen okok miatt a kézi radar általában tartalmaz egy ki-be kapcsolót, és a radar csak akkor kapcsol be, amikor a kezelő mérést készül végezni. A radarérzékelők bizonyos területeken illegálisak.
Korlátozások
A forgalmi radar számos modellben kapható. A kézi egységek többnyire akkumulátorral működnek, és nagyrészt helyhez kötött sebességszabályozó eszközként szolgálnak. A helyhez kötött radar rendőrségi járművekbe szerelhető, és egy vagy két antennával rendelkezhet. Ahogy a neve is sugallja, mozgó radart használnak, amikor egy rendőrségi jármű mozgásban van, és nagyon kifinomult lehet, képes követni a közeledő és távolodó járműveket mind a járőrjármű előtt, mind mögött, és képes több célpont nyomon követésére is. Azt is nyomon követheti a leggyorsabb járművet a kiválasztott radarnyalábban, elöl vagy hátul.
A radarsebességű fegyverek használatának azonban számos korlátozása van. Például felhasználói képzésre és tanúsításra van szükség ahhoz, hogy a radarkezelő hatékonyan tudja használni a berendezést, és a gyakornokoknak következetesen vizuálisan meg kell becsülniük a jármű sebességét a tényleges célsebesség +/- 2 mph-n belül, például, ha a cél tényleges sebessége 30 mph, akkor a kezelőnek képesnek kell lennie arra, hogy következetesen vizuálisan megbecsülje a célsebességet 28 és 32 mph között. A helyhez kötött forgalomirányító radarnak az út felett vagy oldalán kell elhelyezkednie, így a felhasználónak meg kell értenie a trigonometriát, hogy pontosan megbecsülhesse a jármű sebességét az irányváltozás közben, miközben egyetlen jármű mozog a látómezőn belül. A jármű tényleges sebessége és radarmérése így ritkán egyezik az úgynevezett koszinusz -hatás miatt, azonban gyakorlati szempontból ez a különbség a tényleges sebességben és a mért sebességben jelentéktelen, általában kevesebb, mint 1 mph különbség, mivel a rendőröket kiképezik hogy a radart úgy helyezze el, hogy minimálisra csökkentse ezt a pontatlanságot, és ha jelen van, a hiba mindig annak a javára válik, ha a vezető a ténylegesnél alacsonyabb sebességet jelent. Ezenkívül a radar elhelyezése is fontos lehet, hogy elkerüljük a radar közelében lévő nagy fényvisszaverő felületeket. Az ilyen fényvisszaverő felületek többpályás forgatókönyvet hozhatnak létre, ahol a radarnyaláb visszaverődhet a nem kívánt fényvisszaverő célpontról, és másik célpontot találhat, és visszatérhet, ezáltal leolvasást okozva, amely összezavarható a felügyelt forgalom számára.
A radar sebességű fegyverek nem tesznek különbséget a forgalomban lévő célok között, és a megfelelő kezelői képzés elengedhetetlen a pontos sebesség -érvényesítéshez. Ez a képtelenség megkülönböztetni a radar látómezőjében lévő célokat az elsődleges oka annak, hogy az üzemeltetőnek következetesen és pontosan vizuálisan kell megbecsülnie a célsebességet +/- 2 mph-ig, így például, ha hét cél van a radarban látómezőbe, és a kezelő képes vizuálisan megbecsülni hat ilyen célpont sebességét körülbelül 40 mph -ként, és vizuálisan megbecsülni az egyik ilyen célsebességét körülbelül 55 mph -ként, és a radar egység 56 mph -ot mutat melyik célsebességet méri az egység.
A mozgó radar működése során egy másik potenciális korlátozás lép fel, amikor a radar járőrsebessége más mozgó célpontokhoz kapcsolódik, nem pedig a tényleges talajsebességhez. Ez akkor fordulhat elő, ha a radar helyzete túl közel van egy nagyobb fényvisszaverő célponthoz, például egy traktor utánfutójához. Ennek enyhítésére a jármű CAN buszából, a VSS jelből származó másodlagos sebességbemenetek vagy a GPS által mért sebesség használata csökkentheti a hibákat azáltal, hogy másodlagos sebességet ad a mért sebesség összehasonlításához.
Méret
A kézi és mobil radarok elsődleges korlátozása a méret. A több lábnál kisebb antennaátmérő korlátozza az irányt, amit csak részben lehet kompenzálni a hullám frekvenciájának növelésével. A méretkorlátozások miatt a kézi és mobil radarok a felhasználó látómezején belül több objektumból is mérést végezhetnek.
A leggyakrabban használt kézi eszközök antennájának átmérője mindössze 5 hüvelyk. Az ilyen méretű antenna X-sávú frekvenciákat használó energianyalábja a látómezőt körülvevő 22 fokos, a teljes szélességben 44 fokos kúpot foglal el. Ezt a gerendát fő lebenynek nevezik . Van egy oldalsó lebeny is, amely 22 és 66 fok között van a látómezőtől, és más lebenyek is, de az oldalsó lebenyek körülbelül 20 -szor (13 dB ) kevésbé érzékenyek, mint a fő lebeny, bár közelről érzékelik a mozgó tárgyakat. által. Az elsődleges látómező körülbelül 130 fok széles. A K-sáv ezt a látómezőt körülbelül 65 fokra csökkenti a hullám frekvenciájának növelésével. A Ka-band ezt tovább csökkenti körülbelül 40 fokra. Az oldalsó lebeny észlelése kiküszöbölhető a látómezőt szűkítő oldalsó lebeny -letakarással , de a további antennák és összetett áramkörök olyan méret- és árkorlátozásokat írnak elő, amelyek a katonaság, a légiforgalmi irányítás és az időjárási szervek alkalmazásaira korlátozódnak. A mobil időjárási radart félpótkocsikra szerelik fel , hogy szűkítsék a fénysugarat.
Távolság
A kézi eszközök második korlátja, hogy folyamatos hullámú radart kell használniuk ahhoz, hogy elég könnyűek legyenek ahhoz, hogy mobilok legyenek. A sebességmérés csak akkor megbízható, ha ismert az a távolság, amelyen egy adott mérést rögzítettek. A távolságmérés impulzusos működést vagy kamerát igényel, ha egynél több mozgó tárgy van a látómezőben. A folyamatos hullámú radar közvetlenül a 100 méterre lévő járműre irányulhat, de sebességmérést végezhet egy 1 km-re lévő második járműről, amikor egyenes úttestre mutat. Ismét vissza kell térnünk a képzési és tanúsítási követelményekhez a következetes és pontos vizuális becsléshez, hogy a kezelők biztosak lehessenek abban, hogy az eszköz milyen sebességgel mért az eszköz távolság nélküli információ nélkül, ami a folyamatos hullámradarral nem érhető el.
Néhány kifinomult eszköz különböző sebességméréseket végezhet a látómező több objektumából. Ez lehetővé teszi a sebességváltó pisztoly mozgó járműből történő használatát, ahol egy mozgó és egy álló tárgyat kell egyszerre megcélozni, és a legfejlettebb egységek némelyike akár négy különálló célsebességet is képes megjeleníteni mozgás közben mód ismételten hangsúlyozza annak fontosságát, hogy a kezelők képesek legyenek következetesen és pontosan vizuálisan megbecsülni a sebességet.
Környezet
A környezet és a hely, ahol a mérést végzik, szintén szerepet játszhat. Ha például egy kézi radart használ az üres úton történő forgalom letapogatására, miközben egy nagy fa árnyékában áll, az veszélyeztetheti a levelek és ágak mozgásának észlelését, ha a szél erősen fúj (oldalsó lebeny észlelése). Előfordulhat, hogy észrevétlen repülőgép van a feje fölött, különösen, ha van repülőtér a közelben. Ismét hangsúlyozzuk a megfelelő kezelői képzés fontosságát.
Kapcsolódó kamerák
A hagyományos radarfegyverek korlátozásai a látómezőre irányított kamerával korrigálhatók.
Kamerák kapcsolódó automatizált jegykiadó gép (ismert a brit , mint a sebességmérő kamerák ), ahol a radart használnak kiváltó kamera. A radar sebességküszöbét a jármű legnagyobb megengedett sebességénél vagy fölé állítják. A radar arra készteti a kamerát, hogy több képet készítsen, ha egy közeli tárgy meghaladja ezt a sebességet. Két képre van szükség a jármű sebességének meghatározásához az úttest felmérési jelölései segítségével. Ez megbízható lehet a városi közlekedésben, ha több mozgó objektum van a látómezőben. A kamera azonban és az időzítési információi határozzák meg az egyes járművek sebességét, a radarpisztoly egyszerűen figyelmezteti a kamerát a felvétel megkezdésére.
Újabb hangszerek
A lézerberendezések, mint például a LIDAR sebességváltó , megbízható távolság- és sebességméréseket képesek elvégezni a tipikus városi és elővárosi forgalmi környezetekben, a helyszíni felmérés korlátozása és kamerák nélkül. Ez megbízható a városi közlekedésben, mivel a LIDAR irányítása hasonló a tipikus lőfegyverhez, mivel a sugár inkább ceruzára van formázva, amely csak a célpontból mérést végez.
A médiában
A MythBusters egy epizódot készített arról, hogy az elhaladó tárgy felületének megváltoztatásával megpróbálta elérni, hogy a pisztoly helytelen legyen.