Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский Государственный технический университет
Кафедра: АТ
Практическая работа №5
«Радиолокационные измерители скорости движения транспортных средств»
Работу выполнил:
Ст. гр. ОП-11-5
Работу принял:
Жумабеков А.Т.
Караганда 2013
Радиолокационные измерители скорости движения транспортных средств.
Цель работы: изучение радиолокационных измерителей скорости.
Радиолокационные измерители скорости являются наиболее распространенными приборами контроля скорости движения транспортных средств на дорогах. Их широкое применение объясняется сравнительно низкой стоимостью, стабильностью эксплуатационных параметров, простотой функции и достаточно высокой точностью и дальностью действия. Принцип построения и качественные характеристики рассматриваемых измерителей во многом определяются типом и параметрами излучаемого сигнала. Радиолокационные измерители скорости могут работать как в импульсивном режиме, так и в режиме непрерывного излучения, использовать как простые, так и сложные зондирующие сигналы. Под простыми сигналами понимают такие, у которых:
τи F = 1
где τи - длительность импульса;
F – ширина спектра.
Для сложных сигналов τи F ≥ 1, что достигается в результате модуляции амплитуды, частоты или фазы излучаемого колебания по определенному закону. Простые импульсные сигналы позволяют достаточно точно определить расстояние до автомобиля. Скорость в этом случае может быть определена косвенным путем – по изменению расстояния за фиксированный интервал времени. Сложные интервалы дают возможность определить как расстояние до транспортного средства, так и его скорость. Однако применение таких сигналов ограничивается сложностью передающего устройства и устройства обработки сигналов и их высокой стоимостью.
К косвенным методам измерения скорости относятся также методы, используемые в устройствах непрерывного излучения с частотной и фазовой модуляциями.
Широкое применение на практике нашли устройства, излучающие непрерывные немодулированные колебания, имеющие совмещенные приемо-передающую антенну и использующие для измерения скорости эффект Доплера.
3
1 – передающее устройство; 4 – циркулятор; 2 – приемное устройство; 5 – блок обработки; 3 – антенна.
Рис 5.1 – обобщенная функциональная схема РИС.
В передающем устройстве формируются электромагнитные колебания с частотой fи, которые с помощью антенны излучаются в направлении транспортного средства. Отраженный от движущегося объекта частота принимаемых колебаний относительно частоты излучаемых меняется, появляется доплеровский сдвиг частоты fи + fд. При этом доплеровское смещение частоты, которое образуется в результате смешение в приемном устройстве двух колебаний с частотами fи и fи + fд и образование биений разностей частоты fд связано со скоростью движения объекта локаций соотношением:
Где V – скорость движения транспортного средства км/час;
λ - длина волны излучаемого колебания в см;
a0 – угол плоскости между вектором скорости движения транспортного средства и направлением на измеритель.
Учитывая, что скорость движения транспортного средства обычно измеряется в км/ч, а - в см, то удобно пользоваться формулой:
В приемном устройстве и блоке обработки осуществляется измерение доплеровского сдвига частоты и пересчет его значения скорости в соответствии с последними двумя формулами. В диапазоне реальных скоростей транспортных средств и длин волн λ величина fд составляется единицы килогерц.
Излученная электромагнитная волна отражается не только от транспортного средства, но и от окружающих предметов. Причем мощность этих отражений может во много раз превышать мощность полезного сигнала. В связи в этим весьма актуальной становится задача эффективной селекции полезного сигнала на фоне мешающих отражений, которая может быть решена соответствующим выбором зондирующего сигнала и методов его обработки.
Все РИС условно можно разделить на три группы:
Приборы, относящиеся к первой группе, обычно представляют собой портативные доплеровские локаторы, которые требуют участия операторы при измерениях, ориентирующего измеритель таким образом, чтобы максимум мощности излучаемого электромагнитного колебания совпадал бы с направлением транспортного средства. Такие РИС имеют дальность действие 300 – 500 м, ширину диаграмм направленности 15’–20’ и достоверно измеряют скорость (погрешность измерения 1-3 км/ч) одиночных транспортных средств, находящихся в зоне действия РИС. Последнее условие накладывает жесткие ограничения на возможность применения таких измерителей для контроля скоростных режимов при интенсивном движении транспортна. Поэтому работа с ними производится обычно на загородных и малозагруженных городских магистралях.
2θ
V
2θ – угол направленности сигнала РИС
Рис. 5.2 – ось диаграммы направленности ориентирована вдоль магистрали.
Приборы второй и третьей групп имеют дальность действия по 40-50м, Более узкую диаграмму направленности антенны (4* - 6’), ориентированную определенным образом относительно оси проезжей части, и измеряют скорость транспортных средств, движущихся только в одном направлении. Узкая диаграмма направленности и е* специальная ориентация относительно дорожного полотна позволяет эффективно выделить сигналы, отраженные одиночным транспортным средством в потоке движущихся объектов, и измерять параметры его движения. Автоматические установки контроля скорости располагаются стационарно в «опасных» местах дорог. Они монтируются в специальные боксы, исключающие несанкционированный доступ, и устанавливаются либо у края проезжей часта дороги (в 2 - 3 м от обочины), либо на путепроводах и эстакадах. Питание устройств может осуществляться как от аккумуляторов, так и от электросети. Универсальные приборы монтируются на автомобиле, что обеспечивает их мобильность. Для расширения тактических возможностей они могут временно размещаться у обочины дороги, на эстакадах и путепроводах. По характеру расположения относительно дорожного полотна РИС можно разделить на два типа. К первому из них относятся измерители, работающие только с участием оператора диаграмма направленности антенны которых ориентирована.параллельно дороги или составляет с ней достаточно малый угол скорости.
Последний выбирается с учетом того, чтобы ошибка измерения скорости, обусловленная отклонением вектора скорости от направления РИС не превышала допустимого предела.
Ко второму типу относятся автоматические и универсальные РИС, Располагаемые либо у края дороги либо над ней.
Ось диаграммы направленности ориентирована, под углом к направлению движения транспортного средства. Если магистраль имеет более чем три полосы движения, то установки РИС у обочины дороги на небольшой высоте нецелесообразна из-за взаимного визуального и электромагнитного экранирования отдельных транспортных единиц.
Максимальное значение угла между направлением оси диаграммы направленности антенны и осью проезжей части дороги a0 зависит от расстояния R0 между местом установки РИС и серединой крайней полосы движения в контролируемом направлении и определяется по формуле:
а0=arctg R0/(Rmax-Vmax*t3)
R max- максимальное расстояние от РИС до транспортного средства
V max- максимальная скорость транспортного средства
t1 - задержка в срабатывании затвора фотоаппарата, необходимая для фиксации номерного знака крупно габаритного транспорта.
На вооружении служб безопасности движения многих стран имеются РИС фоторегистрирующими устройствами, позволяющими фиксировать па фотоплёнку в различное время суток транспортные средства, превысившие направленный скоростной режим, с одновременным впечатыванием в кадр информации о значении скорости, месте, дате, времени нарушения и пороге ограничения скорости.
Обычно дальность действия РИС не превышает несколько сот метров.
Диапазон измеряемых скоростей определяется, с одной стороны минимально возможным значением ограничения скорости транспортных средств, с другой стороны технически возможной скоростью транспорта. Нижний предел оставляет 10-30 км/ч. верхний - 150-200 км/ч Точность измерения скорости должна быть выше, чем точность показаний спидометра. В связи с этим погрешность измерения скорости РИС не должна превышать 1-2.5 км/ч. Жесткие требования к приборам предъявляют условия их эксплуатации. Они должны быть приспособлены к работе в различных климатических зонах, функционировать при достаточно больших перепадах напряжения в цепях питания (в том числе и в бортовой сети автомобиля), выдерживать механические нагрузки при транспортировке. В то же время РИС должны иметь небольшие габариты и массу, малую потребляемую мощность, быть удобными в эксплуатации и обслуживании.
Ответы на контрольные вопросы.
Эффект Доплера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника. Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится, и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты звуковых волн.
Для волн (например, звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение как источника, так и приёмника волн относительно этой среды. Для электромагнитных волн (например, света), для распространения которых не нужна никакая среда, в вакууме имеет значение только относительное движение источника и приёмника.
Список использованной литературы