区间测速系统与雷达测速技术的计量比较与发展趋势.pdf

46国内统一刊号 CN31-1424TB2023/3 总第298期区间测速系统与雷达测速技术的计量比较与发展趋势*曾渭贤 汤灏 林文辉 尹蓝 姚武/湖南省计量检测研究院摘要该文旨在比较区间测速系统和雷达测速技术在车辆速度监测方面的计量特点，并探讨它们的优缺点以及发展趋势。区间测速系统通过车辆经过两个测速点之间的距离和时间来计算速度，具有较高的准确性和非接触式的特点，适用于需要测量多辆车辆通过某一区间的速度的场合。雷达测速技术利用雷达波的多普勒效应来实时测量车辆的瞬时速度，具有灵活性和广泛适用性。然而，雷达测速技术在计量准确性和多车辆测速能力方面存在一定局限性，并且容易受到外部干扰等影响。文章通过比较计量准确性、检测范围和适用环境、外部干扰和影响，以及多车辆测速能力等方面，全面评估了区间测速系统和雷达测速技术的优劣。此外，还探讨了两种技术的发展趋势，包括技术改进和创新，以及应用领域的拓展和需求变化。研究结果对于交通管理和安全控制提供了决策支持和技术参考，推动测速技术的进一步发展和应用。关键词区间测速系统；雷达测速技术；计量准确性；检测范围；发展趋势0 引言车辆速度监测在交通管理和安全控制中起着重要的作用。区间测速系统和雷达测速技术作为常见的测速方法，在实际应用中被广泛采用。区间测速系统通过车辆经过两个测速点之间的距离和时间来计算车速，而雷达测速技术则利用雷达波的多普勒效应来测量车辆速度。这两种技术各自具有一定的优势和局限性，因此，对它们进行比较和研究具有重要意义。研究的目的是对区间测速系统和雷达测速技术进行综合比较，并从计量的角度探讨它们的优缺点。通过比较它们在计量准确性、检测范围和适用环境、外部干扰和影响，以及多车辆测速能力等方面的差异，旨在全面了解这两种测速方法的特点和适用性。为交通管理部门和研究人员提供决策支持和技术参考，以选择合适的测速方法，并推动测速技术的发展和应用。1 区间测速系统的原理和特点1.1 区间测速系统的基本原理区间测速系统是一种用于监测车辆超速的交通安全设备。其基本原理是通过在道路上设置起点和终点的测速点，计算车辆在该区间内的平均速度来确定是否超速1。区间测速系统的工作流程如下：设置测速点：在需要进行测速的道路上，确定起点和终点位置，并在这两个位置上设置测速点。这些点通常标有明确的标识，以确保驾驶员能够识别并知晓测速区间。计时测量：当车辆通过起点测速点时，系统开始计时。当车辆通过终点测速点时，系统停止计时。通过测量两个测速点之间的时间差，可以得到车辆通过这段区间所用的时间。速度计算：区间测速基于准确测量距离和时间这两个量。在进行区间测速时，首先必须准确测量测速点之间的距离。通过测量车辆经过该距离所用的时间，可以计算出车辆的平均速度。如果该平均速度超过设定的速度限制，系统将发出超速警报。1.2 区间测速系统的计量特点区间测速系统具有以下计量特点。平均速度测量：区间测速系统采用平均速度测量方法，通过测量车辆在一段距离内的平均速度来*基金项目：湖南省自然科学基金项目（2023JJ60538）47国内统一刊号 CN31-1424TB2023/3 总第298期判断超速情况。相比于瞬时速度测量，平均速度测量更能反映车辆的真实行驶速度。长距离测速：区间测速系统适用于长距离的测速需求。通过设置起点和终点测速点，可以测量车辆在较长道路区间内的平均速度。与单一测速点相比，区间测速能够提供更全面的测速数据，因为它涵盖了车辆整个区间的行驶情况，而不仅仅是某个具体点的瞬时速度。这种全面的测速数据可以提供更准确的车辆行驶速度评估，揭示潜在的超速行为和路段上的速度变化趋势，帮助交通管理部门进行更有效的交通管理和安全控制。因此，区间测速系统相较于单点测速系统能够提供更全面、更具代表性的测速数据。时间同步需求：区间测速系统具备卓越的测量准确度，为测速数据提供可靠的准确性。该系统采用高准确度的时间测量装置，能够准确记录车辆通过测速区间前后的准确时刻。这些装置具备高频率的时间采样和准确的时间同步功能，确保测量结果的准确度和可靠性。1.3 区间测速系统的优点区间测速系统具有以下优点。适合长距离测速：区间测速系统通过设置起点和终点测速点，覆盖了一段距离内的车辆行驶情况。相较于单一测速点的瞬时速度测量，区间测速通过计算车辆在整个区间内的平均速度，能够更全面、准确地反映车辆的实际行驶速度。非接触式测速：区间测速系统不需要接触车辆或使用其他外部设备，因此，对车辆和驾驶员没有干扰，提供了一种非侵入式的测速方法。适用于多车辆测速：区间测速系统可以同时监测多辆车辆通过测速区间的速度，适用于需要对大量车辆进行测速的场合。1.4 区间测速系统的局限性区间测速系统具有以下局限性。需要设置测速点：首先，设置测速点需要人工操作和管理，并且对于长距离道路或需要频繁更改测速点的情况，操作复杂性会增加。其次，设置测速点仅适用于特定区域，无法实时监测整个道路的车辆行驶速度情况。此外，驾驶员的识别能力和合作态度对测速结果的准确性和可靠性具有重要影响。依赖道路条件：区间测速系统的使用受限于道路条件。在某些情况下，可能无法在道路上设置起点和终点的测速点，从而无法应用该测速方法。如高交通密度和交通量的道路交叉口使得确定合适的测速点变得困难。综上所述，区间测速系统是一种通过计算车辆在一段区间内的平均速度来判断其是否超速的测速方法2。它具有适用于长距离测速、非接触式测速和多车辆测速的优点，但也存在对道路和天气条件的依赖以及需要设置测速点的局限性。2 雷达测速技术的原理和特点2.1 雷达测速技术的基本原理雷达测速技术是一种常用的测量车辆速度的方法，它利用多普勒雷达原理进行测量3。其基本原理如下。发射与接收信号：雷达测速系统通过发射无线电频率的信号，将其发送到目标车辆上。这些信号被目标车辆上的物体反射回来，并被雷达系统接收。速度计算：雷达测速系统利用多普勒效应来计算车辆的速度。多普勒效应指的是当车辆靠近或远离雷达测速系统时，接收到的反射信号的频率会发生变化。通过比较发射信号频率与接收到的反射信号频率之间的差异，可以计算出车辆的速度。这个差异与车辆的速度成正比。因此，雷达测速系统利用多普勒效应来实现对车辆速度的准确测量。2.2 雷达测速技术的计量特点雷达测速技术具有以下计量特点。瞬时速度测量：雷达测速技术可以实时测量车辆的瞬时速度。它可以提供车辆通过测速点的瞬时速度值，反映车辆的实时行驶速度。高准确度测量：雷达测速技术以其出色的准确性而受到广泛应用。通过使用高准确度的测量装置，雷达测速系统能够提供极为准确的车辆速度测量结果。其测量误差通常小于或等于 1%，确保了高度可靠的速度数据输出。此外，雷达测速技术具备快速响应能力，能够即时捕捉车辆速度的变化，并在广泛的速度范围内提供准确的测量。最后，它还具备强大的抗干扰能力，能够消除外界因素对测量结果的影响，确保准确性。单车辆测速：雷达测速技术主要针对单个车辆进行测速。它可以针对某一辆车进行测量，提供该车辆的速度信息。2.3 雷达测速技术的优点和局限性雷达测速技术具有以下优点。灵活性：雷达测速技术具有较高的灵活性，适用于各种不同的道路和环境。它可以在不同的天气条件下进行测速，并适应不同材质道路。准确性：雷达测速技术提供准确的车速测量结48国内统一刊号 CN31-1424TB2023/3 总第298期果。它可以实时测量车辆的速度，并在很短的时间内获得测量结果。多种测量方式：雷达测速技术可以采用多种不同的测量方式，包括单点测速、双点测速和多点测速。这使得它适用于不同的测量需求和场合。2.4 雷达测速技术的局限性雷达测速技术具有以下局限性。测量范围限制：雷达测速系统具有一定的测量范围限制，超出该范围的车辆速度可能无法准确 测量。天气影响：强降水和大雪可能会导致雷达信号的衰减和散射，从而降低雷达测速的准确性。此外，强风和恶劣天气条件可能会引起物体的移动，产生误导性的雷达反射信号，进而影响测速结果的准 确性。交叉干扰：在多车同时经过测速区域时，雷达回波信号可能会相互干扰。雷达测速系统可能难以准确区分目标车辆的速度，尤其当车辆之间距离较近或速度相近时。综上所述，雷达测速技术利用雷达原理进行测速，具有瞬时速度测量、高准确度测量和灵活性等特点4。它可以提供准确的车速测量结果，但也受到测量范围的局限性、天气条件以及交叉干扰的 影响。3 区间测速系统与雷达测速技术的比较3.1 计量准确性比较 区间测速系统的计量准确性依赖于对两个测速点之间距离的准确测量，以及记录车辆经过该距离所用的实际时间，从而计算出平均速度。这种方法适用于测量车辆在较长道路段落内的速度。相比之下，雷达测速技术具有较高的计量准确性，能够实时测量车辆的瞬时速度。雷达测速系统通过比较发射信号频率与接收到的反射信号频率之间的差异来计算车辆的速度。这种方法可以提供准确的瞬时速度信息，并且不受距离测量的限制。因此，在需要实时测量车辆速度的场合，雷达测速技术具有较高的计量准确性。3.2 检测范围和适用环境比较 区间测速系统适用于需要对车辆在一段路程内的平均速度进行测量的场合。它需要在道路上设置起点和终点的测速点，因此，在特定的道路或区域中使用。相反，雷达测速技术具有较高的灵活性，适用于各种复杂的道路，如高交通密度和交通量的道路交叉口等。3.3 外部干扰和影响比较 区间测速系统相对于雷达测速技术来说，对外部干扰和影响较小。区间测速系统是基于车辆通过两个测速点的实际时间进行测量，不受天气条件和周围物体的反射等因素的干扰。相比之下，雷达测速技术的计量结果可能会受到恶劣天气条件的影响，如强降水和大雪，会对雷达信号的传播产生负面影响，进而降低雷达测速的准确性。3.4 多车辆测速能力比较 区间测速系统具有多车辆测速能力，可以同时监测通过测速点的多辆车辆的速度。这使其适用于需要对大量车辆进行测速的场合。相反，雷达测速技术主要适用于单个车辆的测速，虽然现有的多目标雷达可以测量多辆车的速度，但在拥挤的道路上，多目标雷达可能遇到交叉干扰的问题。当多辆车同时靠近雷达系统时，它们的回波信号可能会相互干扰，导致速度测量的不准确性。综上所述，区间测速系统和雷达测速技术在计量准确性、检测范围和适用环境、外部干扰和影响以及多车辆测速能力等方面存在一些差异5。因此，在选择测速方法时，需根据具体需求和应用场景进行权衡和选择。4 区间测速系统和雷达测速技术的发展趋势4.1 技术改进和创新 区间测速系统和雷达测速技术在不断进行技术改进和创新，以提高其测量准确性、适用性和可靠性。区间测速系统的技术改进：随着科技的发展，区间测速系统可以借助先进的传感器和计算技术进行改进。例如，采用更准确的时间测量设备、高准确度的距离测量技术和实时数据处理算法，可以提高测量的准确度。此外，引入自动化和智能化的功能，如自动数据记录和远程监控，可以提高系统的效率和便捷性。雷达测速技术的技术改进：雷达测速技术也在不断创新，以应对各种挑战和需求。例如，引入更高频率的雷达波，可以提高测速的准确度和分辨力。同时，改进雷达信号处理算法和降低设备成本，可以提高雷达测速系统的性能和可用性。4.2 应用领域拓展和需求变化 区间测速系统和雷达测速技术在应用领域方面也呈现出不断拓展和需求变化的趋势。区间测速系统的应用领域拓展：区间测速系统不仅仅局限于道路交通领域，还可以在其他领域得到应用。例如，在铁路运输中，区间测速系统可以49国内统一刊号 CN31-1424TB2023/3 总第298期用于监测列车的运行速度和时刻表的准确性。此外，区间测速系统还可以应用于智能交通管理、车辆运输监控等领域，以提高交通安全性和效率。雷达测速技术的需求变化：随着社会发展和技术进步，对雷达测速技术的需求也在不断变化。例如，随着电动车和自动驾驶技术的兴起，对高准确度和实时性的测速需求增加，以确保车辆的安全性和行驶效果。此外，随着交通管理的智能化发展，对雷达测速技术在智能交通系统中的应用需求也在增加。综上所述，区间测速系统和雷达测速技术在技术改进和创新、应用领域拓展和需求变化方面都呈现出明显的发展趋势。这些趋势将进一步推动两种技术在交通领域的应用和发展。5 结语本文从计量的角度对区间测速系统和雷达测速技术进行了比较，并探讨了它们的优缺点和发展趋势。通过对计量准确性、检测范围和适用环境、外部干扰和影响以及多车辆测速能力等方面的比较，可以得出以下结论。从计量准确性来看，区间测速系统基于车辆经过两个测速点之间的实际时间提供准确的车速结果。而雷达测速技术通过多普勒效应实时测量车辆的瞬时速度，具有较高的计量准确性。然而，外部因素如天气条件可能会对雷达测速技术的准确性产生一定影响。在检测范围和适用环境方面，区间测速系统适用于特定道路或区域，测量车辆在一段路程内的平均速度。相比之下，雷达测速技术适用于各种不同的道路，如高密度交通和交叉口。区间测速系统在多车辆测速能力方面具有优势，能够同时监测多辆车辆的速度，适合大量车辆测速。雷达测速技术主要适用于单个车辆的测速，多辆车的速度测量可能受到交叉影响。综上所述，区间测速系统和雷达测速技术在计量特点、适用环境和多车辆测速的准确度等方面存在一定差异。了解它们的优势和局限性，以及未来的发展趋势，对于选择适合的测速方法和推动测速技术的创新和进步具有重要意义。参考文献1 程彦，曾渭贤，王飞龙，等.区间距离测量方法研究J.计量科学与技术，2021，65（8）：55-58.2 陈晓娟，宋词，陈丰，等.机动车区间测速系统时间同步问题的探讨J.汽车与安全，2021（10）：69-72.3 陈兵兵，袁钊，张玉梅，等.毫米波雷达测速系统的研究J.现代信息科技，2020，4（10）：65-68.4 贾冰，阳光磊.探讨区间测速系统检定用标准时钟的选择J.计量与测试技术，2023，50（2）：80-83.5 李震.雷达测速与区间测速系统测速误差产生原因及解决方法J.数码世界，2019（12）：11-12.Comparison and development trends of interval speed enforcement systems and radar speed measurement technologyZeng Weixian，Tang Hao，Lin Wenhui，Yin Lan，Yao Wu（Hunan Institute of Metrology and Test）Abstract:This paper aims to compare the measurement characteristics of the interval speed measurement system and radar speed measurement technology in vehicle speed monitoring,and discuss their advantages,disadvantages and development trends.The interval speed measurement system calculates the speed by the distance and time between two speed measurement points when the vehicle passes through.It has high accuracy and non-contact characteristics,and is suitable for occasions where it is necessary to measure the speed of multiple vehicles passing through a certain interval.Radar speed measurement technology uses the Doppler effect of radar waves to measure the instantaneous speed of vehicles in real time,which has flexibility and wide applicability.However,radar speed measurement technology has certain limitations in multi-vehicle speed measurement capability and is susceptible to external interference.This paper comprehensively evaluates the advantages and disadvantages of interval speed measurement system and radar speed measurement technology by comparing measurement accuracy,detection range and applicable environment,external interference and influence,and multi-vehicle speed measurement capability.In addition,this paper also discusses the development trends of the two technologies,including technological improvements and innovations,as well as the expansion of application fields and changes in requirements.The research results provide decision support and technical reference for traffic management and safety control,and promote the further development and application of speed measurement technology.Key words:interval speed measurement system;radar speed measurement technology;measurement accuracy;detection range;development trend