雷達(dá)測速技術(shù)特點分析

王亮

（91245部隊，遼寧 葫蘆島 125001）

雷達(dá)測速技術(shù)特點分析

王亮

（91245部隊，遼寧 葫蘆島 125001）

測控技術(shù)主要運用于信息的獲取及處理，方便了各種測量與研究工作的數(shù)據(jù)調(diào)控.隨著工程科技的改革發(fā)展，雷達(dá)技術(shù)在測控操作中的運用更加廣泛.早期感應(yīng)技術(shù)探測目標(biāo)已經(jīng)無法適應(yīng)目標(biāo)探測的要求，全新雷達(dá)測速技術(shù)融入多普勒效應(yīng)原理，精準(zhǔn)地掌握被測目標(biāo)的實際情況，配合其它定位檢測技術(shù)可提高測查的效率.針對這一點，本文分析了雷達(dá)測速技術(shù)的特點，對其工作原理進(jìn)行必要地分析.

雷達(dá)測速；專業(yè)測控；特點；注意事項

測控技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)測量測試的先進(jìn)科技，涉及到了國防、航天、科研等各個領(lǐng)域，憑借多種學(xué)科理論提高了測試操作的技術(shù)含量.傳統(tǒng)電子探測技術(shù)應(yīng)用時間較久，因測量儀器、操作技能、數(shù)據(jù)處理等方面的限制，雷達(dá)測速所得結(jié)果的準(zhǔn)確率偏低，誤導(dǎo)了技術(shù)人員的數(shù)據(jù)分析.掌握雷達(dá)測速技術(shù)的特點及其應(yīng)用原理，能夠靈活地運用測控方案以研究數(shù)據(jù)信息.

1 我國測控技術(shù)的發(fā)展

科學(xué)技術(shù)是推動社會事業(yè)進(jìn)步的根本動力，堅持引用高科技有助于新事物的開發(fā)利用，也方便了各項測試測量活動的開展.工業(yè)科技中常會運用到測控技術(shù)，用以輔助被測目標(biāo)的識別與判斷，為新產(chǎn)品科研及開發(fā)提供了很大的幫助.經(jīng)過較長時間的發(fā)展，國內(nèi)測控技術(shù)已經(jīng)形成了相對完成的信號處理流程，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的自動化處理.測控信號處理包括：（1）采集.收集與被測目標(biāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，提高了信號轉(zhuǎn)換的速率，通過傳感器將測控數(shù)據(jù)傳輸給處理平臺.測控系統(tǒng)中可用雷達(dá)儀器作為信號采集端口，從而鎖定被測目標(biāo)的距離、變化量、方位等指標(biāo).（2）整理.對測控設(shè)備捕捉到的信號進(jìn)行處理，信號處理的主要內(nèi)容：平整、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等，盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號以方便測試結(jié)果的研究.測控數(shù)據(jù)整理可選擇傳感器完成，轉(zhuǎn)換為圖像、聲音等信號.（3）顯示.利用顯示屏將測控結(jié)果反饋出來，如：雷達(dá)測控常選定液晶顯示屏進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)結(jié)果，直觀地反映了雷達(dá)測速的真實數(shù)據(jù).

2 雷達(dá)測速的原理

近年來國內(nèi)測控技術(shù)與儀器的應(yīng)用范圍更加廣闊，常作為國防及其它工業(yè)測試測量的技術(shù)支撐，利用電子設(shè)備、計算機設(shè)備、精密儀器等完成各項信號的獲取.雷達(dá)測速是測控專業(yè)研究的一項重點理論，在速度指標(biāo)測量測試中具有較強的指導(dǎo)作用.基于先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的改革發(fā)展，我國雷達(dá)測速技術(shù)及其應(yīng)用設(shè)備更加先進(jìn).新型測速技術(shù)的特點與應(yīng)用原理如下：

雷達(dá)測速主要是利用“多普勒效應(yīng)”原理，如圖1，根據(jù)反射信號頻率的強弱程度進(jìn)行識別，這是此項檢測技術(shù)的核心支撐.具體原理：當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時，反射信號頻率將高于發(fā)射機頻率，可以感應(yīng)到強烈的反射信號頻率；反之，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時，反射信號頻率將低于發(fā)射機率，反射信號頻率逐漸減弱[1].根據(jù)這一原理，測控人員在判斷被測目標(biāo)物體運行速度時可進(jìn)行相關(guān)的計算，通常只要參照反射信號頻率的改變數(shù)值，便可計算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度.多普勒效應(yīng)客觀地反映出信號頻率的強弱程度，以此識別出目標(biāo)與雷達(dá)天線之間的距離遠(yuǎn)近，并自行測算出運動目標(biāo)的速度.

圖1 雷達(dá)發(fā)射的示意圖

3 雷達(dá)測速技術(shù)的主要特點

基于多普勒效應(yīng)原理形成的雷達(dá)測速技術(shù)，正普遍被速度測試等行業(yè)，維持了測控工程運行流程的暢通性，讓技術(shù)人員能夠獲得更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信號.結(jié)合實際應(yīng)用的成效判斷，雷達(dá)測速技術(shù)具備了廣泛性、動態(tài)性、精準(zhǔn)性、技術(shù)性等四大特性.

3.1 廣泛性.雷達(dá)波束較激光光束（射線）的照射面大，這是該項技術(shù)廣泛性特點的主要表現(xiàn).正常條件下，雷達(dá)測速易于捕捉目標(biāo)，無須精確瞄準(zhǔn)便可獲取測速計算需要用到的參數(shù)指標(biāo).如：雷達(dá)發(fā)射的電磁波波束有一定的張角，固有效測速距離相對于激光測速較近，最廣泛的測速距離為800 m.

3.2 動態(tài)性.除了技術(shù)人員在某個定點區(qū)域測量速度外，引用雷達(dá)測速技術(shù)還能實現(xiàn)動態(tài)測量，全程跟蹤目標(biāo)且完成速度檢測工作.以交通測控技術(shù)為例，現(xiàn)代交通安檢系統(tǒng)中把雷達(dá)測速設(shè)備可安裝在巡邏車上，在運動中的實現(xiàn)各種被測物體的速度測試，這是“流動電子警察”重要的組成部分[2].

3.3 精準(zhǔn)性.控制測速誤差是提高安檢效率的關(guān)鍵，許多測速儀器因精度不足而誤導(dǎo)了測試人員的判斷.選用雷達(dá)測速技術(shù)之后，速度檢測的準(zhǔn)確率得到顯著改善.目前，雷達(dá)固定測速誤差為±1 K m/h，運動時測誤差為±2 K m/h，完全可以滿足各種測控操作的精度要求，短時間內(nèi)鎖定被測物體的運動狀況.

3.4 技術(shù)性.作為一項新型的工業(yè)測試測量技術(shù)，雷達(dá)測速在技術(shù)特性方面呈現(xiàn)的優(yōu)勢也較為顯著.在測速標(biāo)準(zhǔn)體系中，雷達(dá)測速儀發(fā)射波束的張角是一個很重要的技術(shù)指標(biāo).張角越大，測速準(zhǔn)確率越易受影響；反之，則影響較小.此外，雷達(dá)測速儀因技術(shù)成熟，為其它測速方法研究提供了技術(shù)支撐.

4 測速需注意輔助技術(shù)的應(yīng)用

低于雷達(dá)測速技術(shù)來說，僅掌握其應(yīng)用原理及技術(shù)特點是不足夠的.考慮到未來我國工業(yè)測控工程數(shù)量的持續(xù)增多，一些高速度被測物體的運動頻率越來越高，單一采用雷達(dá)測速技術(shù)已很難滿足安全檢測的需要.筆者提出，鑒于現(xiàn)有科技水平的改善，可將雷達(dá)測速與其它設(shè)備與技術(shù)聯(lián)用，可以極大地改善雷達(dá)在測控技術(shù)中的運用.

4.1 數(shù)字技術(shù).數(shù)字處理部分主要由低通濾波、信號調(diào)理，A/D轉(zhuǎn)換及T M S 320 V C 5402硬件系統(tǒng)組成.系統(tǒng)的數(shù)字信號處理部分選擇高性能低價位的D S P芯片T M S 320 V C 5402完成.為進(jìn)行多普勒頻譜的數(shù)據(jù)分析提供了便利的條件，可以實時準(zhǔn)確的估算出多普勒頻率[3].D S P可提供2 K B數(shù)據(jù)緩沖的讀寫能力，從而降低了處理器的額外開銷.信號經(jīng)過一定的信號調(diào)理以后，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號送給D S P進(jìn)行信號處理，最后處理的結(jié)果通過液晶顯示，還可以通過串口發(fā)送到遠(yuǎn)程主控系統(tǒng).

4.2 定位技術(shù).采用專業(yè)定位技術(shù)可快速地鎖定被測物體的具體位置，使雷達(dá)技術(shù)運用的對象范圍不斷縮小.比較常用的定位技術(shù)，如：雷達(dá)測速系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用，通過G P S技術(shù)平臺完成被測目標(biāo)位置的搜尋，利用兩種系統(tǒng)的配合操作進(jìn)行交通調(diào)控.全球定位系統(tǒng)能夠向雷達(dá)測試提供多項功能，如：目標(biāo)定位、路線監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋皶r將與目標(biāo)運動的動態(tài)數(shù)據(jù)反饋給測試人員，方便了雷達(dá)設(shè)備監(jiān)控下速度措施的動態(tài)操作[4].定位技術(shù)作為雷達(dá)測速的輔助技術(shù)，需要設(shè)置G P S終端、監(jiān)控平臺、虛擬網(wǎng)絡(luò)等三個模塊.

4.3 智能技術(shù).工業(yè)科技水平提升帶動了測控技術(shù)的發(fā)展，智能化改造是未來雷達(dá)測控技術(shù)的必然趨勢，其借助智能設(shè)備及儀器完成的數(shù)據(jù)的綜合處理.智能測速技術(shù)是雷達(dá)測速的獨立方式，是基于現(xiàn)有測速設(shè)備條件下建立的一種全方位測速系統(tǒng).如：智能測速模式由數(shù)據(jù)捕捉、自動計算、結(jié)果分析等三大組成，每一個模塊都發(fā)揮著不同的作用.具體功能：數(shù)據(jù)捕捉是對反射信號頻率進(jìn)行捕捉，及時掌握目標(biāo)物體、雷達(dá)天線之間的距離遠(yuǎn)近；自動計算是借助數(shù)字處理平臺，用計算機處理器完成的數(shù)據(jù)操作；最后由虛擬網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控平臺進(jìn)行智能分析，判斷出目標(biāo)運動速度的特點.

總之，雷達(dá)測速是工業(yè)科技的典型代表，充分發(fā)揮了雷達(dá)技術(shù)的功能特點，方便了測控人員對各項數(shù)據(jù)的獲取.考慮到測控儀器功能的優(yōu)化升級，未來雷達(dá)測速技術(shù)也會朝著智能化方向發(fā)展，測控人員應(yīng)掌握雷達(dá)測速技術(shù)的應(yīng)用原理，了解該項技術(shù)的使用特點，使其高效率地運用于不同方面的測試測量.

〔1〕唐元才.我國測控專業(yè)技術(shù)在工業(yè)科技中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代測控技術(shù)，2011，15（10）：45-47.

〔2〕馬忠恕.多普勒信號的特征及其處理方法[J].制導(dǎo)與引信，2009，20（10）：18-19.

〔3〕劉勤繼，莊鳳祥.雷達(dá)測速技術(shù)應(yīng)用特點的分析[J].電子技術(shù)，2010，32（12）：70-72.

〔4〕趙玉民.測速雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理和參數(shù)最佳設(shè)計[J].無線電工程，2011，28（6）：17-19.

圖2 數(shù)字處理技術(shù)

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1673-260X（2012）10-0066-02