Radarhastighetspistol - Radar speed gun
En radarhastighetspistol (også radarpistol og hastighetspistol ) er en enhet som brukes til å måle hastigheten på objekter i bevegelse. Den brukes i rettshåndhevelse for å måle hastigheten på kjøretøyer i bevegelse og brukes ofte i profesjonell tilskuersport, for eksempel måling av bowlinghastigheter i cricket, hastigheten på baseballene og tennishastigheten .
En radarhastighetspistol er en Doppler-radarenhet som kan være håndholdt, kjøretøymontert eller statisk. Den måler hastigheten til objektene den pekes på ved å oppdage en endring i frekvensen til det returnerte radarsignalet forårsaket av dopplereffekten , hvorved frekvensen til det returnerte signalet økes i forhold til objektets hastighet for tilnærming hvis objektet er nærmer seg og senkes hvis objektet trekker seg tilbake. Slike enheter brukes ofte for håndhevelse av fartsgrenser , selv om mer moderne LIDAR-hastighetspistolinstrumenter , som bruker pulserende laserlys i stedet for radar, begynte å erstatte radarpistoler i løpet av det første tiåret av det tjueførste århundre, på grunn av begrensninger forbundet med liten radar systemer.
Historie
Radarhastighetspistolen ble oppfunnet av John L. Barker Sr., og Ben Midlock, som utviklet radar for militæret mens han jobbet for Automatic Signal Company (senere Automatic Signal Division of LFE Corporation) i Norwalk, CT under andre verdenskrig . Opprinnelig ble Automatic Signal oppsøkt av Grumman Aircraft Corporation for å løse det spesifikke problemet med landskade på landskader på det nå legendariske PBY Catalina amfibieflyet. Barker og Midlock brosteiner en Doppler -radarenhet fra kaffedunker loddet for å lage mikrobølge -resonatorer. Enheten ble installert på enden av rullebanen (ved Grummans Bethpage, NY -anlegg), og siktet direkte oppover for å måle synkehastigheten for landing av PBY -er. Etter krigen testet Barker og Midlock radar på Merritt Parkway . I 1947 ble systemet testet av Connecticut State Police i Glastonbury, Connecticut , først for trafikkundersøkelser og utstedte advarsler til sjåfører om for høy hastighet. Fra februar 1949 begynte statspolitiet å utstede hastighetsbilletter basert på hastigheten registrert av radarenheten. I 1948 ble radar også brukt i Garden City, New York .
Mekanisme
Doppler effekten
Hastighetspistoler bruker dopplerradar til å utføre hastighetsmålinger.
Radarhastighetspistoler, som andre typer radar, består av en radiosender og mottaker . De sender ut et radiosignal i en smal stråle, og mottar deretter det samme signalet tilbake etter at det spretter av målobjektet. På grunn av et fenomen som kalles Doppler -effekten , hvis objektet beveger seg mot eller bort fra pistolen, er frekvensen til de reflekterte radiobølgene når de kommer tilbake forskjellig fra de overførte bølgene. Når objektet nærmer seg radaren, er frekvensen til returbølgene høyere enn de overførte bølgene; når objektet beveger seg bort, er frekvensen lavere. Fra denne forskjellen kan radarhastighetspistolen beregne hastigheten til objektet som bølgene har blitt studset fra. Denne hastigheten er gitt av følgende ligning:
hvor c er lyshastigheten , f er den frekvens som utsendes av radiobølgene og Δ f er frekvensdifferansen mellom de radiobølger som sendes ut, og de som er mottatt tilbake av pistolen. Denne ligningen holder nøyaktig bare når objektets hastigheter er lave sammenlignet med lysets, men i dagligdagse situasjoner er dette tilfellet og hastigheten til et objekt er direkte proporsjonal med denne forskjellen i frekvens.
Stasjonær radar
Etter at de returnerende bølgene er mottatt, opprettes et signal med en frekvens som er lik denne forskjellen ved å blande det mottatte radiosignalet med litt av det overførte signalet. Akkurat som to forskjellige musikalske noter som spilles sammen, lager en taktnote med forskjellen i frekvens mellom dem, så når disse to radiosignalene blandes, skaper de et "beat" -signal (kalt en heterodyne ). En elektrisk krets måler deretter denne frekvensen ved hjelp av en digital teller for å telle antall sykluser i en bestemt tidsperiode, og viser tallet på et digitalt display som objektets hastighet.
Siden denne typen hastighetspistol måler forskjellen i hastighet mellom et mål og selve pistolen, må pistolen stå stille for å gi en korrekt avlesning. Hvis en måling utføres fra en bil i bevegelse, vil det gi forskjellen i hastighet mellom de to kjøretøyene, ikke hastigheten på målet i forhold til veien, så et annet system er designet for å fungere fra kjøretøy i bevegelse.
Radar i bevegelse
I såkalt "bevegelig radar" mottar radarantennen reflekterte signaler fra både målkjøretøyet og stasjonære bakgrunnsobjekter som veibanen, veiskilt i nærheten, rekkverk og gatelysstolper. I stedet for å sammenligne frekvensen til signalet som reflekteres fra målet med det overførte signalet, sammenligner det målsignalet med dette bakgrunnssignalet. Frekvensforskjellen mellom disse to signalene gir den sanne hastigheten til målbilen.
Designhensyn
Moderne radarhastighetspistoler opererer normalt med X , K , K a og (i Europa) K u -bånd.
Radarvåpen som bruker X -båndet (8 til 12 GHz) frekvensområde blir mindre vanlige fordi de produserer en sterk og lett påviselig stråle. De fleste automatiske dører bruker også radiobølger i X -båndet og kan muligens påvirke avlesningen av politiradar. Som et resultat blir K -båndet (18 til 27 GHz) og K et bånd (27 til 40 GHz) oftest brukt av politibyråer.
Noen bilister installerer radardetektorer som kan varsle dem om tilstedeværelsen av en hastighetsfelle foran, og mikrobølgesignalene fra radar kan også endre kvaliteten på mottak av AM- og FM -radiosignaler når de stilles til en svak stasjon. Av disse grunner inkluderer håndholdt radar vanligvis en av / på-utløser, og radaren slås bare på når operatøren er i ferd med å foreta en måling. Radardetektorer er ulovlige i noen områder.
Begrensninger
Trafikkradar kommer i mange modeller. Håndholdte enheter er for det meste batteridrevne, og brukes for det meste som stasjonære hastighetshåndteringsverktøy. Stasjonær radar kan monteres i politibiler og kan ha en eller to antenner. Flyttende radar brukes, som navnet tilsier, når et politibil er i bevegelse og kan være veldig sofistikert, i stand til å spore kjøretøyer som nærmer seg og trekker seg tilbake, både foran og bak patruljebilen og også i stand til å spore flere mål på en gang. Den kan også spore det raskeste kjøretøyet i den valgte radarstrålen, foran eller bak.
Imidlertid er det en rekke begrensninger for bruk av radarhastighetspistoler. For eksempel kreves brukeropplæring og sertifisering slik at en radaroperatør kan bruke utstyret effektivt, med praktikanter pålagt å konsekvent visuelt estimere kjøretøyets hastighet innen +/- 2 mph av den faktiske målhastigheten, for eksempel hvis målets faktiske hastighet er 30 mph, må operatøren konsekvent visuelt kunne estimere målhastigheten til å falle mellom 28 og 32 mph. Stationær trafikkhåndteringsradar må oppta et sted over eller ved siden av veien, slik at brukeren må forstå trigonometri for å nøyaktig estimere kjøretøyets hastighet når retningen endres mens et enkelt kjøretøy beveger seg innenfor synsfeltet. Faktisk kjøretøyhastighet og radarmåling er derfor sjelden det samme på grunn av det som er kjent som cosinus -effekten, men for alle praktiske formål er denne forskjellen i faktisk hastighet og målt hastighet ubetydelig, og er vanligvis mindre enn 1 km / t, ettersom politiet trener å plassere radaren for å minimere denne unøyaktigheten, og når den er tilstede er feilen alltid til fordel for sjåføren som rapporterer en lavere hastighet enn den faktiske. I tillegg kan plasseringen av radaren også være viktig for å unngå store reflekterende overflater i nærheten av radaren. Slike reflekterende overflater kan skape et flerbanescenario der radarstrålen kan reflekteres utenfor det utilsiktede reflekterende målet og finne et annet mål og komme tilbake og derved forårsake en avlesning som kan forvirres for trafikken som overvåkes.
Radarhastighetspistoler skiller ikke mellom mål i trafikken, og riktig operatøropplæring er avgjørende for nøyaktig håndhevelse av hastighet. Denne manglende evnen til å skille mellom mål i radarens synsfelt er hovedårsaken til at operatøren må konsekvent og nøyaktig visuelt estimere målhastigheter til innenfor +/- 2 mph, slik at for eksempel hvis det er syv mål i radaren synsfelt og operatøren er i stand til visuelt å estimere hastigheten til seks av disse målene til omtrent 40 mph og visuelt estimere hastigheten til et av disse målene til omtrent 55 mph, og radarenheten viser en avlesning på 56 mph. det blir klart hvilken målhastighet enheten måler.
Ved bevegelse av radaroperasjon oppstår en annen potensiell begrensning når radarens patruljehastighet låser seg på andre bevegelige mål i stedet for den faktiske bakkehastigheten. Dette kan skje hvis posisjonen til radaren er for nær et større reflekterende mål, for eksempel en traktorhenger. For å lette dette kan bruk av sekundære hastighetsinnganger fra kjøretøyets CAN-buss, VSS-signal eller bruk av en GPS-målt hastighet bidra til å redusere feil ved å gi en sekundær hastighet å sammenligne den målte hastigheten mot.
Størrelse
Den primære begrensningen for håndholdt og mobil radar er størrelse. En antennediameter på mindre enn flere fot begrenser retningen, noe som bare delvis kan kompenseres for ved å øke bølgefrekvensen. Størrelsesbegrensninger kan føre til at håndholdte og mobile radarenheter produserer målinger fra flere objekter innenfor brukerens synsfelt.
Antennen på noen av de vanligste håndholdte enhetene er bare 5,1 cm i diameter. Energistrålen produsert av en antenne av denne størrelsen ved bruk av X-båndsfrekvenser opptar en kjegle som strekker seg omtrent 22 grader rundt siktlinjen, 44 grader i total bredde. Denne strålen kalles hovedlappen . Det er også en sidelapp som strekker seg fra 22 til 66 grader fra synsfeltet, og andre lapper også, men sidelappene er omtrent 20 ganger (13 dB ) mindre følsomme enn hovedlappen, selv om de vil oppdage bevegelige objekter i nærheten av. Det primære synsfeltet er omtrent 130 grader bredt. K-bånd reduserer dette synsfeltet til omtrent 65 grader ved å øke bølgefrekvensen. Ka-band reduserer dette ytterligere til ca 40 grader. Sidelappdeteksjoner kan elimineres ved hjelp av sidelapp -blanking som begrenser synsfeltet, men de ekstra antennene og komplekse kretsene pålegger størrelses- og prisbegrensninger som begrenser dette til applikasjoner for militæret, flytrafikkontroll og værbyråer. Mobil værradar er montert på semitrailer for å begrense bjelken.
Avstand
En annen begrensning for håndholdte enheter er at de må bruke kontinuerlig bølgeradar for å gjøre dem lette nok til å være mobile. Hastighetsmålinger er bare pålitelige når avstanden der en bestemt måling er registrert er kjent. Avstandsmålinger krever pulserende drift eller kameraer når mer enn ett objekt i bevegelse er innenfor synsfeltet. Kontinuerlig bølgeradar kan være rettet direkte mot et kjøretøy 100 meter unna, men produsere en hastighetsmåling fra et annet kjøretøy 1 kilometer unna når det peker nedover en rett kjørebane. Nok en gang faller tilbake på opplærings- og sertifiseringskravet for konsekvent og nøyaktig visuell estimering, slik at operatører kan være sikre på hvilket objekts hastighet enheten har målt uten avstandsinformasjon, noe som ikke er tilgjengelig med kontinuerlig bølgeradar.
Noen sofistikerte enheter kan produsere forskjellige hastighetsmålinger fra flere objekter i synsfeltet. Dette brukes for å tillate at hastighetspistolen brukes fra et kjøretøy i bevegelse, der et objekt i bevegelse og et stasjonært må målrettes samtidig, og noen av de mest sofistikerte enhetene er i stand til å vise opptil fire separate målhastigheter mens de opererer under bevegelse modus understreker igjen viktigheten av operatørens evne til konsekvent og nøyaktig visuelt å estimere hastigheten.
Miljø
Miljøet og lokaliteten der det måles, kan også spille en rolle. Bruk av en håndholdt radar for å skanne trafikk på en tom vei mens du for eksempel står i skyggen av et stort tre, kan risikere å oppdage bevegelse av blader og grener hvis vinden blåser hardt (sidelappdeteksjon). Det kan være et ubemerket fly overhead, spesielt hvis det er en flyplass i nærheten. Igjen understreker viktigheten av riktig operatøropplæring.
Tilhørende kameraer
Konvensjonelle radarpistolbegrensninger kan korrigeres med et kamera rettet langs siktlinjen.
Kameraer er tilknyttet automatiserte billettmaskiner (kjent i Storbritannia som fotobokser ) der radaren brukes til å utløse et kamera. Radarhastigheten er satt til eller over maksimal lovlig kjøretøyhastighet. Radaren får kameraet til å ta flere bilder når et objekt i nærheten overstiger denne hastigheten. Det kreves to bilder for å bestemme kjøretøyets hastighet ved bruk av kjørebanemålinger. Dette kan være pålitelig for trafikk i bymiljøer når flere objekter i bevegelse er innenfor synsfeltet. Det er imidlertid kameraet og dets tidsinformasjon, i dette tilfellet, som bestemmer hastigheten til et individuelt kjøretøy, og radarpistolen varsler kameraet om å starte opptaket.
Nyere instrumenter
Laserenheter, for eksempel en LIDAR -hastighetspistol , er i stand til å produsere pålitelige rekkevidde- og hastighetsmålinger i vanlige trafikkmiljøer i urbane og forstadsområder uten begrensninger på områdeundersøkelsen og kameraer. Dette er pålitelig i bytrafikk fordi LIDAR har retning som ligner et typisk skytevåpen fordi strålen er formet mer som en blyant som bare produserer måling fra objektet den har blitt rettet mot.
I media
MythBusters gjorde en episode om å prøve å få pistolen til å ha feil avlesninger ved å endre overflaten til objektet som passerte.