雷达测速原理简介及系统应用
测速雷达原理
雷达原理简介
首先，大家必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是当前用来检测移动物体最普遍的方法。雷达英文为RADAR ，是Radio Detection And Ranging 的缩写。所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于「多普勒效应」，其应该也是一般常见的多普勒雷达(Doppler Radar)，此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现象，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。
多普勒的理论基础为时间。波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的率频会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。下图为多普勒雷达(Doppler Radar)的基本原理图标：
CS R-28测速雷达所应用的原理，就是可以检测到发射出去的无线电波，与遇到运动物体反弹回来的无线电波其间的频率变化及I 通道和Q 通道的相位变化。由频率的变化，依特定的比例关系，而计算出该波所碰撞到物体的速度。由I 通道和Q 通道之间的相位关系，计算判断运动物体是朝着无线电波的方向前进或朝其反方向前进。
根据多普勒原理，由于雷达发射和接受共用一个天线，且运动目标的运动方向与天线法线方向相一致，运动目标的多普勒频率fd 符合下列关系式。
(1) f d = 2V r f t C
将（1）式变为
（2） 其中Vr 为目标运动速度；C 为电磁波在空气中的传播速度，是一个常数；ft 为雷达的发射频率，是一个已知量；fd 为测量到的运动目标引起的多普勒频率，其测量精度由石英晶体振荡器保证，并由计算机处理,进行速度换算并送到显示屏显示。
当我们要在车阵中测量最快车速、最慢车速、和最近车速时，此时，雷达天线所接受到的反射波是三种波形都有，我们通过对所有的反射波运用特定的数学模式进行计算，便可得出最快、最慢、和最近车速。同时，通过对I 及Q 的相位计算来判断来车和去车。我们可通过CS R-28测速雷达的键盘来选择需要测量的速度模式及方向模式。
Cosine 因子
这里所说的Cosine 就是以前大家所学的数学三角函数，像是sin,cos,tan...，所谓的Cosine 因子说明如下：
?
雷达要正常地发挥测速功能，该雷达必须与被测车辆同一路径。 ? 就如同移动电子警察测速照相系统一般，若雷达置放的位置与车辆行经的路径有一
个角度，并不平行的话，则雷达所检测到的速度将比实际上来的慢，测到的速度为车辆的实际速度在X 方向上的投影。而所减低的速度将正比于偏斜的角度取cosine 值，简单地说，就是偏斜的角度越大的话，检测到的速度将比实际速度低的越多。 例如测速雷达置放的位置与车辆路径呈20度的夹角，虽然当时车子实际速度为105公里/小时，但被检测到的时速应为105xcos(20)=98.67公里/小时，本来应是超速的，但在雷达上检测到的速度就出现误差。
? 移动电子警察这类的测速照相系统也会考虑到Cosine ，所以会添加一些补偿电路，
来修正这样的误差，不过因为每次置放的角度都不同，因此在补偿误差时，必须经过正确的设置才行，该设置值必须经过原厂的调校才能有较精准的表现。
? 因此可以得到一个结论「Cosine 因子永远都是偏袒驾驶人的」
V r = f d C 2f t
测速地点的选择
既然大家已经了解雷达测速的基本原理，其实是由车辆所反射回来的电波来计算车速，那么在道路上一些不会动的物体，如路标、路灯等，会不会影响雷达波的反射呢？由于路标、路灯等物体的体积都很小，尚不会对雷达电波生成太多的影响，但如果是一些较大的物体，如建筑物、停在路旁的大卡车，或是高速公路上一些路段的大型路标、广告板等，这些物体就一定会影响到雷达电波的反射，也就是说即使路上没有车辆经过，警方所使用的测速雷达还是会检测到一些数据，只是这些数据可能速度都是0而已。不过大家也不要以为在路上看到大型路标时就可以尽情超速了，因为一旦车辆位置超过了路标，而离雷达波越近的物体所反射的雷达波会越强，此时您还是会被检测到超速的。
然而，在大多数雷达使用手册中，很明确地指出「理想的测速照相地点，应该位于空旷无阻碍且没有大型反射物的道路上；在开始测速之前，选择地点是相当重要的；操作员在开始前，必须在车流前，选择一视线良好的位置，该视线上不能有如「公车候车坪」、「大型路标」、「金属栅栏」、「防撞护栏」等物体」。
校正与测试
警方在每次使用测速雷达开始及退出时，都必须先用音叉校准及测试，而且这些动作都必须纪录下来，以确保测得的数据的准确性，校正后的误差必须在 1公里/小时以内。
巡逻测速方式注意点
巡逻方式测量时，巡逻车速来自地面的雷达回波,由于路面情况、车辆的密度各不相同，再加上巡逻车本身的摇晃、跳动都会对测速带来影响。因此，注意下述诸点，才能得到准确、可靠的速度值。
1、巡逻方式时，目标车的速度是巡逻车自身车速与目标车速之间的速度差或和。所以为了使示值更加准确，务必保持巡逻车本身的尽可能恒速。
2、当同向测速时，巡逻车本身的速度非常重要。建议巡逻车本身的速度至少小于被测目标车速10km/h，否则将不会显示目标速度。
3、阴影效应
巡逻方式测量时，巡逻车速由来自地面反射的雷达回波而测量出来的,当前方同向车辆较多，同时目标车速与巡逻车速相差无几，此时若巡逻车与目标车距离很近，同向行驶的目标车辆的微波反射强度会取代地面反射的微波，而使得雷达难以准确识别巡逻车速，此时，巡逻车速有可能丢失，而造成测量错误。因此，建议巡逻车与目标车保持一定的距离。
4．a)雷达波不能穿过大部分固态的物体，当警车行驶中遇到坡度较大的路面、桥洞、隧道时，可能因较强的反射而影响测量。在以上情况时建议不进行测量。使用时需保证雷达与目标之间没有障碍。
b)玻璃也可反射雷达波，因此当雷达通过巡逻车玻璃进行发射时，测量距离会缩短。
c)当警车行驶在高速公路时，可能会遇到高的等间距的挡光扳，此种挡光扳就像电风扇的叶片一样，将对测速产生影响。
其他环境对雷达测速的影响
1．雨、雪雨、雪能吸收和分散雷达信号，这将造成测量距离的缩短，同时有可能获得的速度读数为雨滴的速度。
2．电子噪音电子噪音干扰源有霓红灯信号，无线电波信号，电源线，变压器等。这些干扰将使测量距离缩短，并造成读数错误。
3．汽车点火噪音一辆噪音非常大的汽车的电子系统将会造成雷达的操作不稳定。如果存在这种情况，建议从汽车电池到点烟器之间更换成双芯带屏蔽的电源线。
4．风及风扇噪音
a)当遇到大风天气，风使树叶的晃动幅度加大，或大风使树干和其他物体产生风哨效应，这些都可能会被雷达测到，因此，建议在大风天气时，不进行测量。
b)当雷达从巡逻车内进行发射时，风扇噪音是最常见的多普勒雷达遇到的问题。因为雷达的灵敏度非常高，有极小部分的雷达波通过玻璃反射到车内，它们将会捕捉到风扇的噪音，从而使雷达测量时产生错误。
5.双重反射引起的错误
由于雷达波极易产生反射，所以雷达波有时会被某些车辆反射到其它车辆上，从而导致测量错误。
6.路标引起的错误
路边的指示牌也是产生错误的因素之一。它会将雷达波反射到巡逻车后面，导致测量到的速度不在是目标车的速度，而是巡逻车后的车速。
7.无线电干扰引起的错误
当使用雷达测速时，如果周围有无线电波，会使雷达受到干扰，导致目标车的读数不稳定。所以在使用雷达时，要尽量避开无线电波的干扰。
如果雷达天线安装适当，并注意使用环境，上述问题将不会对测量产生影响。因多普勒雷达能侦测到移动的和颤动的物体，所以对于车内移动的和颤动的物体它都能测量到，比如风扇或颤动的仪表面板。风扇干扰可通过改变风扇速度和出风口方向来消除。大部分风扇产生的速度是50公里/小时或更小。因此，通常在静态测量或巡逻车速度小于50公里/小时风扇噪音才可能对雷达测量速度产生影响。
雷达在系统中的使用技巧
雷达测速抓拍系统的关键设备是测速雷达。因此，测速雷达的合理使用是系统能否达到最佳抓拍效果的重要因素。
1静态抓拍时雷达的设置：
a)“范围”在出厂时已设置为0（1只指示灯）。建议在正常环境下使用出厂设置。当环境发
生变化时可适当提高范围，以能正常测速为标准。如下雨天或雾天可提高范围到2或3。
b)“速度模式”在出厂时已设置为最近模式。除特殊测速要求，一般不建议修改。
2 动态抓拍时雷达的设置
动态抓拍时请按雷达控制器上的“本车模式”键，使本车模式指示灯点亮。其它设置与静态抓拍时雷达的设置一样。
3动态抓拍注意事项：
a)使巡逻车保持在30～80km/h之间，为了测速准确，请尽量保持本车恒速和直线行驶。
b)车速在上述范围并恒速后，按雷达控制器面板上的“本车模式”键，面板上“本车指示灯”点亮，同时，面板右边的“巡逻速度”显示窗口显示当前本车速度。
c)“阴影效应”的存在，巡逻车速示值可能会不正常（详细介绍参阅雷达使用说明书的有关章节）。为保证巡逻车速的正常，可将雷达天线向下偏5度左右，以增强地面反射波，减小“阴影效应”的影响。
d) 巡逻状态的使用和静止状态的使用有着较大的区别，雷达需要识别地面回波和目标回波，只有两者都比较稳定，巡逻车速和目标车速才会准确。虽然本雷达采用了先进的信号处理方法，但是，由于雷达原理上的因素，道路上的路况有时非常复杂，在路面坑洼不平，汽车颠簸、多辆车交错在一起时，雷达信号就会不稳定，会引起本车速度丢失而导致目标车速不准确。因此，建议在高速公路或等级较高的道路上使用动态抓拍。
e)雷达的具体操作及注意事项参见 CS R-28测速雷达使用说明书。
4雷达测速的示值误差
由雷达测速原理可知，当雷达波发射的方向与车辆行进的方向成一定角度时，雷达测得的速度值是车辆的实际速度在雷达波发射方向上的投影。因此，雷达控制器上显示的目标速度和巡逻速度总是比实际车速低。详细原理可查阅有关雷达的资料。
根据国家有关汽车码表的标准GB 15082-1999，汽车码表的示值误差为： 0≤V1-V2≤V2/10+4km/h其中V1为示值速度，V2为实际速度。因此，汽车码表的示值应比实际车速高。具体指标请查阅国家有关标准。
由上述可知，当雷达波发射的方向与车辆行进的方向成一定角度时，雷达测得的速度值总是低于实际值。
测速抓拍系统应根据上述原理，通过广泛试验，在积累大量数据的基础上，对测速示值进行了适当的修正。
雷达反应时间、照射区域与测速抓拍系统的关系
使用测速雷达作为速度传感器的测速抓拍系统的原理是：当雷达捕获到道路车辆超速信号后，马上启动数码相机拍摄或启动摄像机图像捕获，从而得到违章车辆的号牌图像。
一 雷达反应时间与系统的关系
如图1所示：与道路成一夹角架设的摄像机拍摄范围是有限的，阴影区域代表了摄像机的可视区域，我们可以看到，靠近摄像机的车道可视区域小一些，而远离摄像机的车道可视区域要大一些（不考虑景深，如果考虑要拍清号牌，这个区域将更小），这就给雷达所提供的车速的实时性提出了要求，如果雷达提供的实时速度值太晚，摄像机就会因此拍不到或拍不全超速车辆。
从系统的角度来说，雷达的反应时间越短越好，但从雷达原理上来说，它必须有采样和计算分析这两大过程。各种雷达由于设计不同，
在反应时间这一指标上就会有大有小，下面详细分析一下这一反应时间对系统产生的具体影响。
如图2 雷达同样与道路成一夹角架设，其发射的雷达波为有一夹角的连续波束。每一种雷达其发射角度是固定的，有的为6°，有的为12°。
测速雷达一般在测速时执行周而复始、连续的测量动作，这个测量动作的时间大体是固定的，我们称之为测量周期，每个测量周期又由采样和计算分析两个阶段组成，图3为放大的波束内部的雷达采样周期和位置之间的关系图。
每种雷达的测量周期是不同的，有的为0.2秒，有的为0.5秒，有的为1秒，雷达波瓣覆盖区域内测量周期的多少直接影响着测量精度，由于波束的夹角是固定的，所以波束范围内的测量周期个数取决于目标车速，车速越高，测量周期就少；车速越低，分布的测量周期就越多。图3假设在波瓣宽度内有两个测量周期T1、T2，白色部分为采样阶段，黑色部分为计算分析阶段，需要注意的是：采样阶段与道路位置的相对关系不是固定的，是随机的。车辆只有在采样位置才能被发现，而雷达只能在周期结束时才能报告其计算分析结果。
如果车辆在进入T0的黑色区，而此时雷达正处于计算分析阶段，所以在T0周期结束时是不会发现有车存在的，只有到了T1周期的采样阶段，雷达才能发现车辆，并在T1周期结束时报告车辆的速度，由于车辆的速度不同，波瓣宽度内能容纳的周期个数不同，测试周期周而复始的循环，波瓣宽度内不可能正好容纳整数个周期，所以车辆被发现的位置是变化的。再加上车辆的大小、形状不同，雷达反射波的强弱不同，也会影响车辆的发现位置，如果车辆反射雷达波的能力强，就会发现得早一些；相反，就会晚一些。
如上所述，车辆进入雷达波覆盖区域第一次被发现的位置是不固定的。
随机区域的大小＝雷达测量周期×车速
假设雷达的测量周期为1秒，车速为150km/h，也就是41.6m/s，随机区域就是41.6m，雷达第一次报告速度的位置在整个41.6m范围内随机出现。如果反应周期减低为0.2秒，车速同样也为150km/s，随机区域＝41.6m×0.2＝8.3m。
同样，车速在60km/s时，对第一种雷达：随机区域＝16.7m；对第二种雷达：随机区域＝3.3m。
由于有随机区域的存在，给准确地抓拍到车辆图像带来了困难，一般采用多张图片连续拍摄的方法，但是这种方法也是有局限性的，具体描述如下：
图片1 图片2 图片3
车辆
图4
1.拍不到、拍不全
如果用3幅连续图片覆盖随机区域，随机区域较大时，图片的间距较大，如图4所示相当多的车辆就会拍不到牌照。
2.漏拍
雷达反应时间长会造成系统反应时间过长，引起许多车辆漏拍。例如：雷达反应时间为1秒，系统抓拍需要1.5秒，系统完成一次抓拍全过程至少需要2.5秒，当两辆同时超速而且间距以当时车速为2秒的车同时经过时，系统可能对第一辆车进行了抓拍，也会由于反应时间的关系而漏掉第二辆车。
3.雷达照射区域的影响
根据前面的分析，车速越高，雷达波覆盖区域内能容纳的测量周期越少，如图5：如果扩大照射区域增加测量周期，对系统将带来怎样的结果呢？假设监测车停在来去三车道的边道，
图5
则：雷达波在内侧超车道的覆盖区域＝8m×（ctg14°－ctg26°）＝16m
如果雷达偏角为ω=10°，覆盖区域＝8m×（ctg4°－ctg16°）＝88m
如果雷达偏角为ω=15°，覆盖区域＝8m×（ctg9°－ctg21°）＝29.6m
如果雷达偏角为ω=30°，覆盖区域＝8m×（cty24°－cty36°）＝7m
从中可以看到，偏角越小，覆盖范围越大，但是如果偏角过小（如10°的话），大部分正常间隔行驶的车辆将会都在雷达波的覆盖范围以内，从而无法区分哪一辆是超速车，所以，缺乏实用性，雷达的偏角一般都在15°以上。
雷达反应时间为1秒的话，速度为100km/h，随机范围为28m
速度为120km/h，随机范围为33m
速度为150km/h，随机范围为41m
速度为200km/h，随机范围为55.5m
对比上述数据，可以看到，速度为120km/h以上，由于随机距离大于雷达波覆盖范围
所以就会有一部分高速车辆雷达检测不到，车速越高，概率越大。
4.高、低速不能兼顾，调整麻烦
如果采用高速、低速分别采用不同的摄像机偏角，高速车偏角小一些，低速车偏角大一些，来增加对某一速度段车辆随机区域的图片覆盖密度，以提高拍摄成功率。但这样一来，高、低速不能兼顾，调整麻烦。普通道路上的高速车很难拍好，高速公路上的特别高速的车辆也无法拍好。
5．减小偏角形成错拍
雷达和摄像机同时减小偏角，这样可以缓解一些图片密度和速度之间的矛盾，但如图6所示，两个车道上有两辆车在行驶，假设超车道上有车超速，行车道上的车以正常速度行驶，在白色位置雷达采样发现有车超速，由于需要1秒才能报告结果（90公里的车速能行驶25m，120公里能行驶33m；正常行驶60km/h能行驶16.7m，而这些情况是常见的），超速车速度较大的话，就会跑出摄像机拍摄区域，而此时正常速度行驶的车辆正好进入拍摄区域，系统会将正常速度行驶的车辆拍摄下来，形成错拍，引起纠纷。
注：白色为雷达采样时的位置，黑色为拍摄时的位置
6．增大偏角车辆将跑出雷达波束范围且雷达无法
雷达和摄像机如果同时增大偏角时，雷达波的覆盖区域将变小，如上所述，来去三车道，每车道为4m宽，偏角为15°，覆盖区域为30m；偏角为20°，覆盖区域为16m；偏角为30°，覆盖区域为7m；而参照1秒钟不同车速行驶的路程表，即使偏角为15°，只要车速在90公里以上，在雷达波覆盖区域内只能容纳1次采样周期，甚至只有零点几个周期，如果正好处在采样阶段车子进入波束范围，雷达能发现目标；如果在计算分析阶段进入，车辆将跑出雷达波束范围且雷达无法发现，这种情况将会随着角度的增大而明显增多。
在上述情况下，雷达即使发现了目标，如果摄像机的偏角较大，1秒以后车辆将跑出拍摄区域，这时如果有别的车辆进入拍摄区域，将会引起错拍。如果摄像机的偏角较小的话，
雷达报告车速时可能超速车辆还未进入拍摄区域，这时系统进行抓拍，会把前面正常行驶的车辆拍摄下来，造成超速和正常行驶的车辆同时拍摄下来，无法分辨。
如果把反应时间减低为0.2秒或者更小，就会大大降低随机区域，从而从根本上克服或减少两者之间的矛盾，大大提高成功率和准确率，使执法工作更准确、更有效。
综上所述，雷达的反应时间和雷达照射区域是一个客观存在的因素，它直接影响着自动抓拍的捕获率。系统的角度来说雷达反应时间越短越好，雷达照射区域越小越好。同时，反应时间和照射区域又是相互关联的，即照射区域越小，车辆在照射区域滞留的时间越短，要求雷达的反应时间越快。根据目前的技术条件，要大幅度地提高这两项指标存在一定的难度。CS R-28测速雷达静态测量时反应时间不大于0.16秒，动态测量时反应时间不大于0.18秒。
因此，CS R-28测速雷达在应用到系统中时已采取了一系列的技术措施。首先，通过对作用距离有效的控制，使得在雷达波瓣角度不变的情况下，有效地控制漏拍现象。当车辆按照交通规则保持正常车距行驶时，雷达测速的正确度较高。其次，通过对MCU技术的深入研究，同时进一步对软件的优化，使雷达的反应时间得到了提升。CS R-28测速雷达已能满足测速抓拍系统的要求。
雷达常见故障及解决方法
故障现象１：静态测量时雷达控制器目标窗口无速度显示，用音叉校验也无显示；
原因１：雷达天线信号未送达雷达控制器；
解决方法１：检查雷达天线与雷达控制器的连接电缆插头是否松动；
原因２：电源电压不稳或低；
解决方法２：用万永表检查电源电压是否符合要求；在车载使用时可先加几脚油门，使发动机转速提高，以提高充电电压，如果此时目标窗口速度显示正常，则可判断因
汽车电平电压低或线路接触电阻大而造成工作不稳定。
原因３：雷达天线或雷达控制器内部器件损坏；
解决方法３：送厂家维修；
雷达测速抓拍系统探讨
在雷达测速抓拍系统中，如何用CCD摄像机获取高速运动目标的图像是决定方案论证及系统设计成败的关键。文中对电子快门速度和成像的关系及用普通摄像机捕捉高速运动目标可能产生的问题进行了分析并提出选用非标摄像象机时应考虑的几个主要方面。
关键词：CCD摄像机物像关系电子快门逐行扫描帧频率
1 引言
近几年，国家对基础建设的投资日益加大，公路建设更是水涨船高。现代化交通监理的需求越来越迫切。公安部已提出：科技强警，向科技要警力。超速抓拍系统正在这种形势下提出的。
超速抓拍系统实际上是一种智能化交通监理系统ITS （IntelligentTransportation Systems）.受测速雷达触发，CCD摄像机将超速行驶的目标抓拍下来，然后通过数据采集系统将模拟图像数字化，并送PC机进行图像信号处理，压缩后经由网络与网络主机进行交互。提供监理部门执法依据。
在此系统中，由于抓拍目标是高速运动的，一般在80km/h以上，有的甚至达到180km/h。因此，如何用CCD摄像机完成对高速目标的清晰捕捉是首先应解决的关键问题。
2 CCD摄像机的原理
2．1 CCD摄像机概述
CCD摄像机是一种固体摄像机。CCD是电荷偶合型光电转换器件，用集成电路工艺制成。它以电荷包的形式储存和传送信息。主要由光敏单元、输入结构、和输出结构等部分组成。
CCD有面阵和线阵之分。光敏元排成一行的称为线阵CCD，面阵型CCD器件的像元排列为一个平面，它包含若干行和列的结合。本文所介绍之摄像机为面阵型。
2．2 CCD摄像机原理
根据转移和读出的结构方式不同，有不同类型的面阵摄像机。常见的类型有两种：帧转移型FT（Frame transfer）和行间转移型ILT（Interline transfer）。这两种类型的摄像机的工作原理基本相同。下面以敏通公司MTV-1301型黑白行间转移型摄像机为例来介绍其原理。
MTV-1301型CCD摄像机包含四部分：CCD光电传感器、CCD传感器驱动器、图像
处理板、供电电源。CCD传感器是一个由542×582个光敏二极管构成的光电传感器阵列。其结构为行间转移型。这种器件光敏面积大，靶面利用率高。当景物的光学图像，经由摄像物镜投射到这个阵列上时，由于各光敏二极管受光的强弱不同而感生出不同量的光电荷。这些感生电荷，经过一定时间（一场）的积累，在转移栅的控制下，水平地移送到与像元对应的设置在光敏元旁边的垂直移位寄存器中，而后又在行转移脉冲的控制下，将电荷移送到水平移位寄存器，并由水平移位时钟控制依次向输出端转移，最后由输出电路输出视频信号。由CCD传感器输出的视频信号已具有较大幅度（0.5V以上），经由处理电路进行处理（包括自动增益控制、校正、同步信号混合、功率放大等），在终端得到全电视信号输出。
3 高速目标图像的获取
3．1 静态目标图像的获取
根据光学理论，画出理想光学系统的物像关系，如图3.1所示。
其中：l表示物点A到物方主点H的距离，称为物距。
l`表示像点A`到像方主点H`的距离，称为像距。
f表示物方焦距。
f`表示像方焦距。
图3.1
假定光线的传播方向自左向右为正向光路，则从H点到A点或由H`到A`点的方向与光线传播方向一致则为正，反之则为负。在图3.1中，l为负，l`为正。原点取在物距和
像距相应的主点。从而有如下的物像关系式：
f`/l`+f/l=1 （3.1.1）
当光学系统位于同一介质（如空气）中，则f`=-f，从而（3.1.1）变为：
1/l`-1/l=1/f` （3.1.2）
此公式就是高斯公式。表示了以主点为坐标原点的物像关系。
由高斯公式不难看出，当被摄目标处于静止状态时，CCD摄像机的分辨率只要足够高，就应该能摄到此分辨率基础上的清晰图像（因为，“清晰”是与分辨率紧密联系在一起的）。也就是说，目标只要是在大于两倍镜头焦距的位置范围，而镜头的变焦范围足够的大且连续，那么，在成像位置和大小一定的情况下（因为，CCD的成像靶面大小固定），并且，其他的光学条件都满足时，理论上讲任意远的物体都应该能清晰地成像（这也就是为什么有的天文望远镜的镜头长达数米的原因，它可提供足够大的变焦范围）。当然，当CCD摄像机的像素数目一定时，其成像的清晰度则主要受CCD像素数目的限制。
也就是说，当成像大小和位置一定的情况下，对于任意物距都只有唯一的一个焦距与其对应从而得到清晰的图像。物距变化时焦距必须变化图像才可能清晰。反之，物距不断地或大或小地变化，而焦距不变，那么光学系统所成图像将肯定是模糊的。模糊的概念就是分辨率不够高，即分不清图像的细节，相反清晰就是分辨率高能看到图像更多的细节！这也正是傻瓜像机不能照出很清晰照片的原因。因为它的焦距是固定不变的。当然，它有一个最佳点来得到清晰的图像。对于不管什么地方的物体，它都以一种模式去对待，怎么能得到清晰的图像呢？当我们有时要求不高时，比如看清楚人的眼睛等较大较粗糙的对像时，在很大一个范围，我们都认为得到了清晰的图像，虽然实际上是不清晰的，因为，它得分辨率不够，看不到图像的细节。
3．2 高速目标图像的获取
当被摄物体处于高速运动时的情况可不像静态时那么简单。特别是用于高速公路监理的超速抓拍系统更是如此。下面就以超速抓拍系统为例来分析如何获取高速运动目标的图像。
如图3.2所示：
H
H：摄象机与测速仪架设高度
20°：测速仪波束轴与水平面（地面）夹角
12°：摄象头光轴与水平面夹角
R2：雷达波束打到地面上其中心与架高之间的水平距离
R5：摄象头光轴和地面交点与架高之间的水平距离
ΔR1：雷达波束区域
ΔR2：摄象机摄像区域
假定车辆以最高时速255km/h（因为测速雷达可测速度上限为255km/h，为了便于分析取此上限。即，若最高速度时，系统能完成既定功能，那么，最高速度以下的情况，系统肯定胜任）驰入测速及抓拍区域，当T车辆驰出测速区域ΔR1的瞬间，测速雷达给出抓拍信号，同时，高速摄象机开始工作。图3中有关参数按以往经验取值，则：R5=5.5×tg78°≈26m
R2=5.5×tg70°≈15m
在摄像头定焦且光轴下俯12°时，假设清晰画面视角按±2°取值，则：
R4=5.5×tg76°≈22m
R6=5.5×tg80°≈31m
又假如，目标T的速度为VR=255km/h≈71m/s
所以目标T通过抓拍区域ΔR2所用时间为：
9/71≈0.126s
要在这么短的时间内抓拍到高速运动的目标可不是件容易的事。必须对摄像机提出严格的要求。
3．2．1 电子快门速度的影响
摄像机的电子快门速度是首先要考虑的指标。因为，电子快门速度可以看成是
对高速目标在空间监测点上出现频率的采样。假如电子快门的速度为1/10000S，那么目标在1/10000S内相对镜头的移动距离为：
71×1/10000=0.0071m=7.1mm
由此可见，当时使用高电子快门速度的摄像机时，运动目标相对于镜头可以认为是静止的。
假如我们以每0.1 m为间隔来观测此运动物体，并且认为摄像机在物体运动0.1m 时能够曝光出清晰图像（即认为定焦距时，物体在0.1m范围内是清晰成像范围）那么，此高速目标在0.1m内的出现频率为：
1/0.1/71=710次/S
根据奈奎斯特抽样定理，观测点采样速度应是此频率的两倍即
2×710=1420次/S
而 10000 >> 1420
由此可见，假如目标以255km/h的速度高速形式，采用电子快门速度为1/10000S以上的摄像机是可行的。
3．2．2 为什么不能使用隔行扫描摄像机
以PAL制摄像机为例。PAL制摄像机采用奇场和偶场的复合来得到一帧完整的图像。它的帧频率为25f/s，场频率为50场/S，因此帧周期和场周期分别为40ms、20ms。也就是说，一帧图像的相邻奇行和偶行的复合要间隔20ms。
让我们来看一下目标以255km/h的速度运动时，20ms内它运行了多远：
71×0.02=1.42m
也就是说，奇场扫描后和偶场扫描后复合的图像已经是目标移动1.42m以后的图像了。在此，（笔者定义）定义隔行扫描引起的目标移动距离为隔行扫描模糊距离。
又假如光轴与水平面的交点处O可以得到目标的清晰图像。因为我们采用定焦拍摄，从理论上讲，在拍摄区域只有一点目标是最清晰的，我们可以调焦使O点处最清晰。那么在假定视角±2°的情况下，以抓拍范围内最不清晰处P点与光轴和水平面的交点O的距离作为基准，即最大模糊距离OP（笔者定义），则有：
隔行扫描模糊距离/最大模糊距离= 1.42/5 = 28.4%
由此可见，因隔行扫描引起的图像模糊度达28.4%。
综合以上分析，采用隔行扫描摄像机不可避免的回引起图像的闪烁和模糊。相反，采用
逐行扫描的摄像机则可以解决上述问题，而且还可以使每场图像的扫描分辨率提高！假如摄像机的电子快门速度足够快的话，那么在抓拍区域得到一幅最清晰的图像是完全有可能的。当然，其他因素如车身反光、天气影响暂考虑为理想状态，而且摄像机本身也认为工作在最佳状态下。假如在本系统中采用帧速率为60f/s的逐行扫描摄像机，那么在目标以255km/h 的速度运行时，即在0.126秒内能够得到7帧较清晰的图像。其中一帧当电子快门速度足够快时一定是最清晰的。当然，如果我们能找到变焦速度足够快的摄像机，那么可以肯定，在抓拍区域的每帧图像都应是清晰的。
因此，要得到清晰的高速运动目标的图像，选择逐行扫描摄像机的主要出发点是：电子快门速度、分辨率、帧速率。
4 结束语
本文以超速抓拍系统为例对如何用CCD摄像机获取高速运动目标的图像作了较深入的
分析。该结果对于其他形式的摄像机或照相机等成像系统也应有一定的借鉴意义。由于笔者水平有限，文中疏漏敬请诸专家不吝赐教。
多普勒测速仪开题报告
1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 一、本课题的研究背景及意义 随着我国经济建设的高速发展，人民生活的不断提高，道路上各式各样的车辆数目也在大幅上升，也使得交通违章不断增加，给道路交通和人民的生活带来了极大的威胁。由于汽车工业的不断进步,行驶在道路上的车辆速度越来越快,交通事故发生的频率也不断增加。众所周知，交通事故的发生大部分是由驾驶员的超速驾驶造成的。为提高汽车运行的安全性，减少交通事故的发生以及快速检测车辆行驶中的速度，所以有了测速仪的问世。 随着科技的进步，由雷达传感器制作的测速仪已经广泛应用于车辆测速的行业中，实现对车辆速度准确，快速的测量。该测速仪结构简单，可靠性高，操作方便，可广泛应用于摩托车、汽车等机动车辆的速度测量中。测速仪的发展动向是把测速仪的准确性，稳定性和可靠性作为重要的质量指标。 二、本课题国内外研究现状 我国测速仪的应用和研究起源于八十年代，伴随着我国经济发展，由最初的简单雷达测速仪发展到现在的超声波，激光等多种测速仪，同时在误差补偿，超速报警，便捷等多个方面的研究和发展取得了长足的进步，由以前的单一，简单，笨重的测速仪演变为如今的多样，复杂，小巧，为我国的交通做出了巨大贡献，同时涌现了广州科能，西安光伟等一大批骨干测速仪制造企业，基本上形成了中国测速仪目前的发展格局。 雷达测速仪是根据接收到反射波频移量的计算而得出物体的运动速度，雷达测速易于捕捉目标，无须精确瞄准，可以采用手持的方式，在车辆的运动中进行测速。在中国的雷达测速仪发展中，雷达测速仪越来越向着高精度，高智能，高便捷的方向快速发展。 面对风起云涌的国内外市场及日新月异的中国经济，我国测速仪的发展和应用依然存在着非常严峻的问题。在2010年的国家测速仪调查报告中，我们可以看到我国的测速仪采用国外进口的测速仪占很大的比例，其中居多来自美国，日本。主要是因为我国的测速仪在质量，测量误差，报警设计方面离国外的测速仪还有一定的差距，但在近年的研究中，我国的测速仪发展还是取得了好大的进步。
雷达测速与测距
雷达测速与测距标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
雷达测速与测距 GZH 2016/3/29 系统流程图 模块分析 1 脉冲压缩 原理分析 雷达的基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空间位置。雷达分辨力是雷达的主要性能参数之一。所谓雷达分辨力是指在各种目标环境下区分两个或两个以上的邻近目标的能力。一般说来目标距离不同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用来分辨目标，而与信号波形紧密联系的则是距离分辨力和速度(径向)分辨力。两个目标在同一角度但处在不同距离上，其最小可区分的距离称为距离分辨力，雷达的距离分辨力取决于信号带宽。对于给定的雷达系统，可达到的 雷达的速度分辨率可用速度分辨常数表征，信号在时域上的持续宽度越大，在频域上的分辨率能力就越好，即速度分辨率越好。 对于简单的脉冲雷达，B=?f=1/τ，此处，τ为发射脉冲宽度。因此，对于简单的脉冲雷达系统，将有 δr=c 2τ（） 在普通脉冲雷达中，由于信号的时宽带宽积为一常数（约为1），因此不能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。 雷达对目标进行连续观测的空域叫做雷达的探测范围，也是雷达的重要性能数，它决定于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探测范围。而发射功率的大小影响作用距离，功率大则作用距离大。发射功率分脉冲功率和平均功率。雷达在发射脉冲信号期间内所输出的功率称脉冲功率，用Pt表示；平均功率是指一个重复周期Tr内发射机输出功率的平均值，用Pav表示。它们的关系为 P tτ=P av T r（）脉冲压缩（PC）雷达体制在雷达脉冲峰值受限的情况下，通过发射宽脉冲而获得高的发能量，以保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲，以提高距离分辨力，因而能较好地解决作用距离与分辨能力之间的矛盾。 在脉冲压缩系统中，发射波形往往在相位上或频域上进行调制，接收时将回波信号加以压缩，使其等效带宽B满足B=?f?1/τ。令τ0=1/B,则 δr=c 2τ0（） （）式中，τ0表示经脉冲压缩后的有效脉宽。因此脉冲压缩雷达可用宽度τ的发射脉冲来获得相当于发射有效宽度为τ0的简单脉冲系统的距离分辨力。发射脉冲宽度τ跟系统有效（经压缩的）脉冲宽度τ0的比值便成为脉冲压缩比，即 D=τ τ0 （）则
固定流动电子狗测速原理
固定流动电子狗测速原理 什么是电子狗？反流动测速雷达的灵敏度越高是否越好？好启点为你介绍固定流动电子狗是怎样来测速的。 电子狗的使用是越来越广，简直是到了随处都可以看到电子狗身影的地步，而电子狗确实也不失大众所望，给车主带来很多便利，国内的电子狗的行业已经有长足的进步，而电子狗也迎来了它自己的春天。 电子狗是一种车载装置,作用是提前提醒车主电子眼或测速雷达的存在,以便车主减速行驶,可 减少甚至防止因为超速或违规而被罚款和扣分,让驾驶者安心驾驶,安全驾驶,尽得驾驶真趣,又叫安全驾驶预警机。 很多人都知道电子狗中有一款电子狗叫雷达流动测速电子狗的，它的反流动测速雷达是非常强悍的，雷达流动测速电子狗是一种检测雷达流动测速仪的设备，安装在汽内，可以在一定距离内检测到周围是否有雷达流动测速仪。在汽车在行使过程中，当汽车靠近雷达流动测速仪时雷达流动测速电子狗则会发出声音作为提示，司机可以降低车速。 那是不是反流动测速雷达的灵敏度越高越好呢？普遍上认为反流动测速雷达的灵敏度越高越好，但是考核反流动测速雷达的指标除了灵敏度外，还要考核反流动测速雷达的误报率。因为，在我们的周围存在许多电信号，随着灵敏度的提高，误报的比率也会提高。单纯在高速路行使还好，一旦进入城市就如同草木皆兵，到处都响，而城市的边缘是个模糊的概念，所以使用City模式会变得复杂。因此，并不是灵敏度越高越好，重要的是能够提供足够的预警距离，根据实际使用状况100-400米的范围就可以满足使用要求，从100公里减速到0通常需要60米左右的距离，而超速时并不需要加速到0，只要减速到正常水平有2、3秒时间就足够了，所以驾驶员也需要不断地提高使用技巧。 电子狗=固定+流动介绍： 目前市场大部分的电子狗都是固定+流动二合一电子狗。 一．固定：指凡是能看见的交警道路测速、拍照的所有不动的固定电子眼，包括：红绿灯照相、压线照相、电子监控等等！早期厂家通过在各固定电子眼的周边埋天线的方式发射信号，电子狗里面安装接收电路的方式来报警，由于需要定期给发射器换电池，其维护成本繁重！故该方式已淘汰！ 目前电子狗的固定报警全采用GPS数据播报，厂家采集车队到全国各地的固定电子眼进行经、纬度坐标采集，进行统一编程，储蓄到电子狗的内存芯片里。顾客汽车的里电子狗与卫星通讯，准确找到目前的位置，当汽车行驶到前方电子眼的时候，储存器内的数据就会播报该电子眼的详细数据，例如：“前方为固定测速路段，限速80公里”等等。固定播报的优劣取决于各厂家采集电子眼数据的详细程度，另外每年新增的电子眼，也需要厂家定时去新增采集，目前国内有采集实力的厂家为：好启点、征服者、先知、善领。 固定播报的优劣另外还取决于厂家是否定期升级网站数据，升级的越频繁，代表数据的更新程度越快！好启点飞机电子狗，全国数据即时采集，时时更新，数据更即时。 二．流动：指道路上面交警使用的流动警车雷达、流动架接雷达、手持测速雷达、固定测速雷达。这些设备都会通过发射雷达波测试目标车辆的速度，如果超度将被拍罚款和扣分！目前测速雷达所用的频段主要有：X、K、Ka、Ku、LASER等。由于这些测速设备没有固定的位置，无法采集坐标进行固定播报，但它们必须发射雷达波，因此电子狗内部就安装了接收雷达波的雷达模块，当汽车安装电子狗行驶在道路上，电子狗侦测到前方2000米处有流动雷达波测速，则立即报警。播报方式为：“侦测到。。。频段。。。滴、滴、滴。。。”流动效果的好坏有很大区别，好的雷达2000米就可以提前报警。而差的雷达可能离目标200米才报警！好启点采用韩国最新技术8G跳频雷达以及美国相控阵雷达芯片，让车主们原理罚单。 好启点飞机电子狗特点： 国家级保护商标西南销量第一 固定测速流动测速 100%私模产品独享尊贵 好启点品牌突破100万用户 好启点数据西南地区连续三年第一 功能升级独有免费增值服务
连续波雷达测速测距原理.doc
连续波雷达测速测距原理 一．设计要求 1、当测速精度达到s，根据芯片指标和设计要求请设计三角调频 波的调制周期和信号采样率； 2、若调频信号带宽为50MHz，载频 24GHz，三个目标距离分别为 300,306,315(m)，速度分别为 20,40， -35（m/s)，请用 matlab 对算法进行仿真。 二．实验原理和内容 1.多普勒测速原理 x a (t) x(n) FFT P(k ) 峰值f d A/D 谱分析搜索 图频域测速原理 f d max max | f m f d | f s / 2N v r max f d max / 2 f s / 4N/ 4T 依据芯片参数，发射频率为24GHz，由上式可以得出，当测速精度达到 s 时，三角调频波的调制周期可以计算得，T= 信号的采样率，根据发射频率及采样定理可设fs=96GHz。2．连续波雷达测距基本原理 设天线发射的连续波信号为：①x T f0 (t ) cos(2 f0 t0 ) ] 则接收的信号为：② x R f0 (t ) cos[2 f 0 (t t r ) 0 若目标距离与时间关系为：③R ( t ) R 0 v r t
则延迟时间应满足以下关系 :④ t 2 v t) r ( R c r v r 将④代入②中得到 x R f 0 (t ) cos{ 2 f 0 [ t 2 (R 0 v r t )]0 } c v r cos[2 ( f 0 f d 0 )t 2 f 0 2R 0 ] c f d 0 2 v r f 其中 c 根据上图可以得到，当得到 t ，便可以实现测距，要想得到 t ，就必须测得 fd 。 已知三个目标距离分别为 300,306,315(m)，速度分别为 20,40， -35（ m/s)，则可以通过 :③ R ( t ) R 0 v r t ④ t 2 v t ) r ( R c 0 r v r 分别计算出向三个目标发出去信号，由目标反射回来的信号相对 发射信号的延迟时间。
多普勒雷达原理
汽笛声变调的启示--多普勒雷达原理 1842年一天，奥地利数学家多普勒路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身 旁驰过，他发现火车由远而近时汽笛声变响，音调变尖（注：应为“汽笛声的音频频率变高”）；而火车由近而远时汽笛声变弱，音调变低（应为“汽笛声的音频频率降低了”）。他对这种现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的缘故，称为频移现象。因为这是多普勒首先提出来的，所以称为多普勒效应。 由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验进行验证。几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，验证了该效应。 为了理解这一现象，需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播过程中表现出的是声波波长缩短，好像波被“压缩”了。因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被“拉伸”了。因此，汽笛声听起来就显得低沉。 用科学语言来说，就是在一个物体发出一个信号时，当这个物体和接收者之间有相对运动时，虽然物体发出的信号频率固定不变，但接收者所接收到的信号频率相对于物体发出的信号频率出现了差异。多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释，波在介质中传播，会出现频散现象，随距离增加,高频向低频移动。 多普勒效应不仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波。 多普勒效应被发现以后，直到1930年左右，才开始应用于电磁波领域中。常见的一种应用是医生检查就诊人用的“彩超”，就是利用了声波的多普勒效应。简单地说，“彩超”就是高清晰度的黑白Ｂ超再加上彩色多普勒。超声振荡器产生一种高频的等幅超声信号，向人体心血管器官发射，当超声波束遇到运动的脏器和血管时，便产生多普勒效应，反射信号为换能器所接受，根据反射波与发射波的频率差可以求出血流速度，根据反射波的频率是增大还是减小判定血流方向。 20世纪40年代中期，也就是多普勒发现这种现象之后大约100年，人们才将多普勒效应应用于雷达上。多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差（称为多普勒频率），根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备以及科学研究、业务应用装置。 多普勒天气雷达，是以多普勒效应为基础，当大气中云雨等目标物相对于雷达发射信号波有运动时，通过测定接收到的回波信号与发射信号之间的频率差异就能够解译出所需的信息。它与过去常规天气雷达仅仅接收云雨目标物对雷达发射电磁波的反射回波进了一大步。这种多普勒天气雷达的工作波长一般为5～10厘米，除了能起到常规天气雷达通过回波测定云雨目标物空间位置、强弱分布、垂直结构等作用，它的重大改进在于利用多普勒效应可以测定降水粒子的运
多普勒测速仪工作原理
浏览次数：110次悬赏分：0|解决时间：2011-8-24 19:30|提问者：匿名 最佳答案 从开过来的机车所听到的声波间的距离被压缩了，就好像一个人正在关手风琴。这个动作的结果产生一个明显的较高的音调。当火车离去时，声波传播开来，就出现了较低的声音--这种现象被称为“多普勒”效应。 检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。从测速仪里射出一束射线，射到汽车上再返回测速仪。测速仪里面的微型信息处理机把返回的波长与原波长进行比较。返回波长越紧密，前进的汽车速度也越快--那就证明驾驶员超速驾驶的可能性也越大。 多普勒测速仪仪器介绍 TSI的LDV/PDPA系统 LDV/PDPA的主要装置和原理 激光多普勒测速仪是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号，再根据速度与多普勒频率的关系得到速度。由于是激光测量，对于流场没有干扰，测速范围宽，而且由于多普勒频率与速度是线性关系，和该点的温度，压力没有关系，是目前世界上速度测量精度最高的仪器。 LDV/PDPA测速工作原理可以用干涉条纹来说明。当聚焦透镜把两束入射光以?角会聚后，由干激光束良好的相干性，在会聚点上形成明暗相间的干涉条纹，条纹间隔正比干光波波长，而反比干半交角的正弦值。当流体中的粒子从条纹区的方向经过时，会依次散射出光强随时间变化的一列散射光波，称为多普勒信号。这列光波强度变化的频率称为多普勒频移。经过条纹区粒子的速度愈高，多普勒频移就愈高。将垂直于条纹方向上的粒子速度，除以条纹间隔，考虑到流体的折射率就能得到多普勒频移与流体速度之间线性关系。LDV/PDPA系统就是利用速度与多谱勒频移的线性关系来确定速度的。各个方向上的多普勒频率的相位差和粒子的直径成正比，利用监测到的相位差可以来确定粒径。 LDV/PDPA系统从功能上分为：光路部分、信号处理部分。光路部分：采用He-Ni激光器或Ar离子激光器，是因为它们能够提供高功率的514.5nm,488nm,476.5nm三种波长的激光。带有频移装置的分光器将激光分成等强度的两束，经过单模保偏光纤和光纤耦合器，将激光送到激光发射探头，调整激光在光腰部分聚焦在同一点，以保证最小的测量体积,这一点就是测量体即光学探头。接受探头将接受到的多普勒信号送到光电倍增管转化为电信号以及处理并发大，再至多普勒信号分析仪分析处理后至计算机记录，配套系统软件可以进行数据处理工作。在流场中存在适当示踪粒子的倩况下，可同时测出流动的三个方向速度及粒子直径。 TSI公司在国际上第一个生产商业化的LDV/PDPA系统，现在的TSI公司的LDV/PDPA系统已经拥有4项专利设计，并且在流场、湍流、传质、传热、流型、燃烧研究上有广泛的使
激光测速与雷达测速的原理比较
激光测速与雷达测速的原理与比较 多谱勒效应和雷达测速 你一定有这样的经验，当你站在马路旁边，即使没有去注视路面上车辆的行驶的情况，单凭耳朵的听觉判断，你能感到一辆汽车正在驶过来，或者离你而去. 这里面当然依靠汽车行驶的声音是渐强还是渐弱，但细细想想，主要还是根据汽车行驶的车轮声或喇叭声调的变化. 原来，车辆驶近时，声音要变尖，也就是说，音调要高些；开过以后，远离的时候，声音会越来越低. 为什么会这样呢？原来，声音的形成，首先是由于发声体的振动，然后在它周围的空气中形成了一会疏一会密的声波，传到耳朵里，使耳膜随着它同样地振动起来，人们就听到了声音. 耳膜每秒钟振动的次数多，人就感到音调高；反之，耳膜每秒钟振动的次数少，人就感到音调低. 照这样说，声源发出什么声，我们听到的就是什么调. 问题的关键在于汽车在怎样的运动. 汽车匀速驶来，轮胎与地面摩擦产生的声波传来时“疏”、“密”、“疏”、“密”是按一定规律，一定距离排列的，可当汽车向你开来时，它把空气中声波的“疏”和“密”压得更紧了，“疏”、“密”的距离更近了，人们听到的音调也就高了. 反之，当汽车离你远去时，它把空气中的疏密拉开了，听到的声音频率就小了，音调也就低了. 汽车的速度越大，音调的变化也越大. 在科学上，我们把这种听到音调与发声体音调不同的现象，称为“多谱勒效应”. 有趣的是，雷达测速计也正是根据多谱勒效应的原理研制出来的. 我们知道，小汽车可以开得很快，可是为了保证安全，在某些路段上，交通警察要对车速进行限制. 那么，在汽车快速行进时，交通警察是怎样知道它们行驶的速度呢？最常用的测速仪器叫雷达测速计，它的外形很像一支大型信号枪，它也有枪筒，手柄、板机等部件，在枪的后面有一排数码管. 把枪口对准行驶的车辆，一扣板机，一束微波就射向行驶中的车辆. 微波是波长很短的无线电波，微波的方向性很好，速度等于光速. 微波遇到车辆立即被反射回来，再被雷达测速计接收. 这样一来一回，不过几十万分之一秒的时间，数码管上就会显示出所测车辆的车速. 它所依据的原理依然是“多谱勒效应”. 雷达测速计发出一个频率为1000 MHz的脉冲微波，如果微波射在静止不动的车辆上，被反射回来，它的反射波频率不会改变，仍然是1000 MHz. 反之，如果车辆在行驶，而且速度大，那么，根据多谱勒效应，反射波频率与发射波的频率就不相同. 通过对这种微波频率微细变化的精确测定，求出频率的差异，通过电脑就可以换算出汽车的速度了. 当然，这一切都是自动进行的. 雷达测速计的测速范围大约在每小时24 km到199 km之间，测速范围比较大，精确度也相当高，车速在每小时100 km/h，误差不会超过1 km/h. 测速雷达朝向公路，可以测量车速，如果指向天空，就可以测云层的高度，测云层的速度. 当然，要测几十千米外，甚至上百千米外的飞机，也是这个原理，只不过要向它扫描的空间连续发射微波束，这些微波束遇到飞机再反射回来，已经极其微弱了，要想把它接收到，分辨清并计算出来，就很困难了，这就需要一个庞大的灵敏的雷达. 雷达测速与激光测速的比较
雷达测速仪有哪些特点
我国河流湖泊众多，水网密布，而要测量水流的流速，记录水文数据资料，就需要用到测速仪。雷达测速仪就是众多测速仪中的一种，雷达测流运用的原理是多普勒效应。多普勒效应是为纪念奥地利物理学家克里斯琴约翰.多普勒而命名的。在声学领域中,当声源与接收体(即探头和反射体)之间有相对运动时,回声的频率将有所变化,此种频率的变化称之为频移,即多普勒效应。如下图所示,当雷达流速仪与水体以相对速度V发生对运动时，雷达流速仪所收到的电磁波频率与雷达自身所发出的电磁波频率有所不同, 此频率差称为多普勒频移。通过解析频移与V的关系，得到流体表面流速。 雷达测速仪被广泛应用在河道、灌渠、防汛等水文测量；江河、水资源监测；环保排污、地下水道管网监测；城市防洪、山区暴雨性洪水监测；地质灾害预警监测等诸多领域。 今天我们主要来看看雷达测速仪的特点，主要有如下几个特点： 1、非接触、安全低损、少维护、不受泥沙影响； 2、能胜任洪水期高流速条件下的测量； 3、具有防反接、防雷保护功能； 4、系统功耗低，一般太阳能供电即可满足测流需要； 5、多种接口方式，既有数字接口又具有模拟接口，方便接入系统； 6、无线传输功能（可选），可将数据无线传输到3.5km以外；
7、测速范围宽，测量距离远达40m； 8、多种触发模式：周期、触发、查询、自动； 9、安装特别简单，土建量很少； 10、全防水设计，适合野外使用。 非接触雷达测流方式测速时设备不受污水腐蚀，不受泥沙影响，少受水毁影响，土建简单，便于维护，保障人员安全，特殊的天线设计使得功耗超低，大大降低了供电需求。不仅可用于平时流速监测，而且特别适合承担急难险重观测任务。 航征科技是目前国内具有自主知识产权的雷达方案提供商, 拥有多项专利和软件著作权。航征面向水文、水利、环境保护、城市排水管网等行业用户, 提供雷达流速流量在线监测解决方案。航征分别在上海、无锡建立了运营和研发测试中心,拥有完整的技术研发体系和阵容强大的科研队伍，与清华大学、国防科技大学、上海交通大学等知名院校达成长期战略合作,有多位业内专家作为公司的技术后盾，立志成为全球优秀的智能传感解决方案提供商。
多普勒天气雷达原理与业务应用思考题
1 多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？ 答：主要由雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ），主用户终端子系统（PUP ）三部分构成。RDA 的主要功能是：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本数据。RPG 的主要功能是：由宽带通讯线路从RDA 接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。PUP 的主要功能是：获取、存储和显示产品，预报员主要通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监视器上。 2 多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？ 答：一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；三、进行较大范围的降水定量估测；四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。 3 我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？ 答：主要有以下三个体扫模式：VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31/VCP32——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。 4 天气雷达有哪些固有的局限性？ 答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。 5 给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。 答： P t 为雷达发射功率(峰值功率)； G 为天线增益；h 为脉冲长度； 、 ：天线在水平方向和垂直方向的波束宽度； r 为降水目标到雷达的距离； ：波长； m ：复折射指数； Z 雷达反射率因子。 6 给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。 答：∑= 单位体积6i D z ，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无关。 7 给出后向散射截面的定义式及其物理意义。 答： 定义：设有一个理想的散射体，其截面面积为?，它能全部接收射到其 上的电磁波能量，并全部均匀的向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面面积?就称为实际散射体的后向散射截面。 物理意义：定量表示粒子后向散射能力的强弱，后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越强，在同等条件下，它所产生的回波信号也越强。 8 什么是天气雷达工作频率？什么是天气雷达脉冲重复频率？ 答：工作频率——天气雷达发射的探测脉冲的震荡频率 脉冲重复频率——每秒产生的触发脉冲的数目 9 什么是波束的有效照射深度和有效照射体积？ 答：有效照射深度——雷达发出的探测脉冲具有一定的持续时间τ，在空间的电磁波列就有一定的长度h=τc ，在雷Z R C Z m m r h G p p t r ?=?+-=2 2222223212ln 1024λθ?πθ?λi S s R S 24πσ=
雷达测速与测距 ()
雷达测速与测距 GZH 2016/3/29 系统流程图 模块分析 1 脉冲压缩 1.1 原理分析 雷达的基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空 间位置。雷达分辨力是雷达的主要性能参数之一。所谓雷达分辨力是指在各 种目标环境下区分两个或两个以上的邻近目标的能力。一般说来目标距离不 同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用来分辨目标，而与信 号波形紧密联系的则是距离分辨力和速度(径向)分辨力。两个目标在同一角 度但处在不同距离上，其最小可区分的距离称为距离分辨力，雷达的距离分 辨力取决于信号带宽。对于给定的雷达系统，可达到的距离分辨力为 （1.1） 其中c为光速，为发射波形带宽。 雷达的速度分辨率可用速度分辨常数表征，信号在时域上的持续宽度越大， 在频域上的分辨率能力就越好，即速度分辨率越好。 对于简单的脉冲雷达，，此处，为发射脉冲宽度。因此，对 于简单的脉冲雷达系统，将有 （1.2）在普通脉冲雷达中，由于信号的时宽带宽积为一常数（约为1），因此不 能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。 雷达对目标进行连续观测的空域叫做雷达的探测范围，也是雷达的重要 性能数，它决定于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探 测范围。而发射功率的大小影响作用距离，功率大则作用距离大。发射功率 分脉冲功率和平均功率。雷达在发射脉冲信号期间 内所输出的功率称脉冲功 率，用Pt表示；平均功率是指一个重复周期Tr内发射机输出功率的平均值， 用Pav表示。它们的关系为 （1.3） 脉冲压缩（PC）雷达体制在雷达脉冲峰值受限的情况下，通过发射宽脉 冲而获得高的发能量，以保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用相应
高速公路区间测速系统
高速公路区间测速系统 目前区间测速已綷-不算是什么新名词了，国内已綷-有越来越多的城市和地区如上海、杭州、青岛等都已綷-采用区间测速这种形式作为一种有效的违法取证模式。 区间测速系统是基于先进的车辆抓拍技术、车辆牌照自动识别技术、网络通讯技术，来实现的一种新型的超速违法取证系统。该系统通过计算车辆通过路段平均速度的方式来判断是否超速，有效解决了单点测速的易躲避性，更有效地控制超速与减少超速等违法行为的发生。 通过安装在高速公路上的车辆自动抓拍系统，连续不断地捕获车辆图片、识别和记录多个断面上实时通过的车辆信息，包括车辆号牌、通过时间、车辆全景图片、各断面点速度等，将这些信息通过网络（有线或无线）上传至中心处理平台，比对同一车辆在同方向两个断面的通行时间，再根据两个断面间的距离来计算该车辆通过此路段的平均速度，最后根据平均速度判断是否超速。如存在超速行为则自动将违章车辆的数据及图片等相关信息通过后台管理平台进行声光报警，并可根据需要以短信的形式发送给附近和现场的值勤交警，或将信息发布在高速公路显示屏上，以对违章车辆进行及时告知和警示更多的车辆。系统处理得到的所有违章车辆及相关图片将作为违章信息源提供给违章系统作进一步处理。
系统设计目标 1、实用性 系统以现行需求为基础，应采用当今国内外先进的软硬件应用技术，选择性价比较高的产品，适应未来发展的要求。另一方面，采用的系统硬件设备应该已广泛安装应用，充分考虑交通管理发展需求，充分保障项目后续维护工作。 2、技术先进性和成熟性 在设计思想、系统架构、所采用的技术、选用的平台上均具有一定的先进性、前瞻性，并考虑到一定时期内的变化趋势。在充分考虑架构先进的同时，采用技术成熟、市场占有率高的产品，从而保证建成的系统具有良好的稳定性。 3、标准化 系统设计、开发、建设遵裓-公安部相关标准，并使产品标准化。 4、兼容性和易维护性 系统选用的主要软硬件设备、接口采用国家通用标准，不仅具有较好的兼容性，而且具备较好的开放性和升级扩展能力，随着未来业务的发展，便捷地扩展系统规模，最大限度地保护已有投资。 5、可靠性和安全性 系统采用所有硬件均为嵌入式一体化设备、结构采用分布式结构，系统配置灵活、布局合理，能够满足长时间稳定运行。同时系统采用DSP水印加密技术，从数据源头对数据加密，从根本上解决数
DSP多普勒雷达测速测距
DSP 实验课大作业设计 一 实验目的 在DSP 上实现线性调频信号的脉冲压缩、动目标显示（MTI ）和动目标检测(MTD)，并将结果与MATLAB 上的结果进行误差仿真。 二 实验内容 2.1 MATLAB 仿真 设定带宽、脉宽、采样率、脉冲重复频率，用MATLAB 产生16个脉冲的LFM ，每个脉冲有4个目标（静止，低速，高速），依次做 2.1.1 脉压 2.1.2 相邻2脉冲做MTI ，产生15个脉冲 2.1.3 16个脉冲到齐后，做MTD ，输出16个多普勒通道 2.2 DSP 实现 将MATLAB 产生的信号，在visual dsp 中做脉压，MTI 、MTD ，并将结果与MATLAB 作比较。 三 实验原理 3.1 脉冲压缩原理及线性调频信号 雷达中的显著矛盾是：雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾以及距离分辨率和速度分辨率之间的矛盾。雷达的距离分辨率取决于信号带宽。在普通脉冲雷达中，雷达信号的时宽带宽积为一常量（约为1），因此不能兼顾距离分辨率和速度分辨力两项指标。脉冲压缩（PC ）采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲，以提高距离分辨率，因而能较好地解决作用距离和分辨能力之间的矛盾。 一个理想的脉冲压缩系统，应该是一个匹配滤波系统。它要求发射信号具有非线性的相位谱，并使其包络接近矩形；要求压缩网络的频率特性（包括幅频特性和相频特性）与发射脉冲信号频谱（包括幅度谱和相位谱）实现完全的匹配。 脉冲压缩按信号的调制规律（调频或调相）分类，可分为以下四种： （1）线性调频脉冲压缩 （2）非线性调频脉冲压缩 （3）相位编码脉冲压缩 （4）时间频率编码脉冲压缩 本实验采用的是线性调频脉冲压缩。 线性调频信号是指频率随时间的变化而线性改变的信号。线性调频可以同时保留连续信号和脉冲的特性，并且可以获得较大的压缩比，有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率，所以将线性调频信号作为雷达系统中一种常用的脉冲压缩信号。 接收机输入端的回波信号是经过调制的宽脉冲，所以在接收机中应该设置一个与发射信号频率匹配的滤波器，使回波信号变成窄脉冲，同时实现了宽脉冲的能量和窄脉冲的分辨能力。解决了雷达发射能量及分辨率之间的矛盾。 匹配滤波器是指输出信噪比最大准则下的最佳线性滤波器。根据匹配理论， 匹配滤波器的传输特性： 0)()(*t j e KS H ωωω-=
雷达测距、测角、测速基本原理
雷达测距、测角、测速基本原理 目标在空间的位置可以用多种坐标系表示。最常见的是直角坐标系，空间任一点目标P 的位段可用x，y,z三个坐标值来确定。在雷达应用中，测定目标坐标常采用极(球)坐标系统. 目标的斜距R为雷达到目标的直线距离OP;方位角a为目标的斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(一般是正北方向)在水平面上的夹角;仰角B为斜距R与它在水平面上的投影OB在沿垂直面上的夹角，有时也称为倾角或者高低角。 如果需要知道目标的高度和水平距离，那么利用圆柱坐标系就比较方便。在这种坐标系中.目标的位由三个坐标来确定:水平距离D;方位角。;高度H, 球坐标系与圆柱坐标系之间的关系如下: D=RcosB H=RsinB a=a 上述这些关系仅在目标的距离不太远时是正确的;当距离较远时，由于地面的弯曲，必须作适当的修正。 现以典型的脉冲雷达为例来说明雷达测量的基本工作原理。它由发射机、发射天线、接收机和接收天线组成。发射电磁波中一部分能量照射到雷达目标上，在各个方向上产生二次散射。雷达接收天线收集散射回来的能量，并送至接收机对回波信号进行处理，从而发现目标，提取目标位置、速度等信息。实际脉冲雷达的发射和接收通常共用一个天线，以简化结构.减小体积和重量。 脉冲雷达采用的发射波形通常是高频脉冲串.它是由窄脉冲调制正弦载波产生的，调制脉冲的形状一般为矩形，也可采用其他形状。目标与雷达的斜距由电磁波往返于目标与雷达之间的时间来确定;目标的角位置由二次散射波前的方向来确定;当目标与雷达有相对运动时，雷达所接收到的二次散射波的载波频率会发生偏移，测量载频偏移就可以求出目标的相对速度，并且可以从固定目标中区别出运动目标来。
雷达测速的应用与基本原理
雷达测速的应用与基本原理 应用 在交通工程上，速度是计量与评估道路绩效和交通状况的基本重要数据之一。速度数据的搜集方法有许多种，包括人工测量固定距离行驶时间、压力皮管法、线圈法、影像处理法、雷达测速法与激光测速法等。其中后两者属于携带容易而且精确度高的方法，因此广受采用。 超速行车在交通违规中占有极大比例，此一现象可从高速公路过去四年间违规告发项目中，超速案件比例均在三分之二左右看出端倪，而超速行车一直被认为是肇事之重要因素之一;因此从交通执法观点而言，取缔超速系比较具体的维护交通安全之手段。国内取缔违规超速一向以雷达测速枪当工具，径行举发案件则辅以照相设备;只是近年来，雷达侦测器盛行，价格普及化之后，即使法规明令禁止使用，一般民众仍趋之若鹜，因为其价格只需逃避一至两次取缔的机会即可完全回收成本。以交通工程观点来看，驾驶人若装有雷达侦测器，则路边定点所测得的车速即会因驾驶人感知受测速，误以为警察人员执行取缔而有普遍减速现象;除造成数据失真外，并因而有引起事故之可能。 折叠编辑本段基本原理 雷达为利用无线电回波以探测目标方向和距离的一种装置。雷达为英文Radar一字之译音，该字系由Radio Detection And Ranging一语中诸字前缀缩写而成，为无线电探向与测距之意。全世界开始熟悉雷达是在1940年的不列颠空战中，七百架载有雷达的英国战斗机，击败两千架来袭的德国轰炸机，因而改写了历史。二次大战后，雷达开始有许多和平用途。在天气预测方面，它能用来侦测暴风雨;在飞机轮船航行安全方面，它可帮助领港人员及机场航管人员更有效地完成他们的任务。 雷达工作原理与声波之反射情形极类似，差别只在于其所使用之波为一频率极高之无线电波，而非声波。雷达之发射机相当于喊叫声之声带，发出类似喊叫声之电脉冲(Pulse)，雷达之指向天线犹如喊话筒，使电脉冲之能量，能集中某一方向发射。接收机之作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲之回波。 镭射的英文为Laser，这个字是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第
脉冲多普勒雷达测速仿真
任务书 雷达进行PD测速主要是利用了目标回波中携带的多普勒信息，在频域实现目标和杂波的分离，它可以把位于特定距离上、具有特定多普勒频移的目标回波检测出来，而把其他的杂波和干扰滤除。因此要求雷达必须具备很强的抑制杂波的能力，能在较强的杂波背景中分辨出运动目标的回波。 如今，不管是在军用还是民用上，雷达都在发挥着它很早重要的作用，与早期雷达采用距离微分方法测速相比，基于脉冲多普勒理论的雷达测速技术具有实时性好、精度高等优点。特别是现代相控阵技术在雷达领域的应用，实现了波束的无惯性扫描和工作方式的快速切换，更便于应用脉冲多普勒技术进行雷达测速。 本篇课程设计目的在于介绍脉冲多普勒雷达测速的原理，并对这种技术进行介绍和仿真。
摘要 脉冲多普勒(PD)雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。现代飞行器性能的改进和导航手段的加强，使其能在低空和超低空飞行，因此防御低空入侵己成重要问题，由此要求机载雷达，包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力，即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号，所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用PD体制。脉冲多普勒雷达包含了连续波雷达和脉冲雷达两方面的优点，它具有较高的速度分辨能力，从而可以更有效地解决抑制极强的地杂波干扰问题;此外，脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离和速度信息;能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像;而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。 本文介绍了脉冲多普勒雷达测速的原理，信号处理。并用matlab简单的仿真了雷达系统对信号的处理. 关键词：脉冲多普勒雷达恒虚警脉冲压缩线性调频 Abstact Pulse Doppler (PD) radar is famous for it`s outsdanding clutter suppression.Modern aircraft`s function and GPS has been strengthen.now.it makes the aircraft can fly lower and lower.So.nowadays,Defensing.Low altitude invasion has been an important problem.so we require airborne radar. Early warning radar and airborne fire control radar have the ability to look down.That is to say.The radar is be required the ability to find Weak target signal in the strong Groung clutter.So .The modern airborne early warning radar and airborne fire control radar use the PD system.Pulse Doppler (PD) radar concludes two adervantages of Continuous wave radar and impulse radar.It has a higher velocity resolution.thus it can effectively.soveing the problem of strong ground clutter.what`s more.Pulse Dppler (PD) radar can Sensitive text the Distance and speed on the same time.Itcan use Doppler processing technology to realise Synthetic aperture images with high resolution. This article sinply introduced principle of pulse Doppler radar and signal
雷达测速测距原理简介
雷达测速测距原理简介 一、FMCW模式下测速测距 1、FMCW模式下传输波特征 调频连续波雷达系统通过天线向外发射一列线性调频连续波，并接收目标的反射信号。发射波的频率随时间按调制电压的规律变化。 2、FMCW模式下基本工作原理 一般调制信号为三角波信号，发射信号与接收信号的频率变化如图所示。 反射波与发射波的形状相同。只是在时间上有一个延迟，t与目标距离R的关系为： Δt=2R/c公式1 其中 Δt：发射波与反射波的时间延迟 R：目标距离 c：光速c=3×108m/s 发射信号与反射信号的频率差为混频输出中频信号频率f如图所示：
根据三角关系，得： ΔtT2= ΔfB公式2 其中： Δf：发射信号与反射信号的频率差为|f1-f0| T：调制信号周期——1.5ms B：调制带宽——700MHz 由以上公式1和公式2得出目标距离R为： R=cTΔf 4B公式3 3、FMCW模式下测距原理 由公式3可以得出，目标距离R与雷达前端输出的中频频率f成正比 4、FMCW模式下测速原理 当目标与雷达并不是相对静止时，也就是有相对运动时，反射信号中包含一个由目标的相对运动所引起的多普勒频移fd，如图所示： 此时发射信号与接收信号的频率差如图所示：
在三角波的上升沿和下降沿分别可得到一个差频，用公式表示为： f+= f-fd 公式4 f-= f+fd 公式5 其中 f为目标相对静止时的中频频率 f+代表前半周期正向调频的差频 f-代表后半周期负向调频所得的差频 fd为针对有相对运动的目标的多普勒频移 根据多普勒效应得： fd=2fc 公式6 其中： 为目标和雷达的径向速度 f0为发射波的中心频率 由公式4、5、6可得： f+f f=+2 公式7 c|f-f|v=2f02 公式8 速度v的符号与相对运动方向有关系，当目标物相对雷达靠近时v为正值。当目标相对雷达离开时v为负值。 由公式3和公式7进一步得出： cTf+fR=4B2 公式9
雷达测速原理简介及系统应用
测速雷达原理 雷达原理简介 首先，大家必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是当前用来检测移动物体最普遍的方法。雷达英文为RADAR ，是Radio Detection And Ranging 的缩写。所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于「多普勒效应」，其应该也是一般常见的多普勒雷达(Doppler Radar)，此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现象，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。 多普勒的理论基础为时间。波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的率频会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。下图为多普勒雷达(Doppler Radar)的基本原理图标： CS R-28测速雷达所应用的原理，就是可以检测到发射出去的无线电波，与遇到运动物体反弹回来的无线电波其间的频率变化及I 通道和Q 通道的相位变化。由频率的变化，依特定的比例关系，而计算出该波所碰撞到物体的速度。由I 通道和Q 通道之间的相位关系，计算判断运动物体是朝着无线电波的方向前进或朝其反方向前进。 根据多普勒原理，由于雷达发射和接受共用一个天线，且运动目标的运动方向与天线法线方向相一致，运动目标的多普勒频率fd 符合下列关系式。 (1) f d = 2V r f t C