ЛОКАТОР ДЛЯ ГИБДД Российский патент 2013 года по МПК G01S13/58 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано при создании локаторов измерения скорости перемещения автотранспорта, используемых сотрудниками государственной инспекции безопасности дорожного движения (ГИБДД).

Известна РЛС измерения начальной скорости снаряда с использованием способа определения моментов пролета снарядом начала и конца известного интервала расстояния [патент 2367975, RU, G01S 13/58] содержит приемно-передающую антенну, вход которой работающий на передачу, подключен к высоко мощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход к входу фильтра разностных частот, а также последовательно соединенные генератор непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель - ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, измеритель интервала времени и вычислитель начальной скорости снаряда, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, а первый вход второго смесителя подключен к выходу фильтра разностных частот.

Данной РЛС можно измерить только скорость удаляющегося от нее объекта, а ее массогабаритные и стоимостные характеристики определяются в основном стоимостью разработки и изготовления СВЧ приемно-передающего модуля с частотно модулированным сигналом.

Целью изобретений является повышение вероятности правильного измерения скорости приближения автомобиля к РЛС и уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик локаторов для ГИБДД.

Поставленная цель достигается за счет реализации локаторов с использованием более низкочастотного сигнала излучаемого РЛС и проведения измерения скорости приближения автомобиля к РЛС на более коротком и заранее известном интервале расстояния.

Локатор для ГИБДД (вариант 1) содержит РЛС измерения начальной скорости снаряда излучающую непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а также, при установке РЛС на автомобиле государственной автоинспекции (ГИБДД), преобразователь скорости перемещения автомобиля ГИБДД, выходы которого, также как и выходы вычислителя скорости РЛС подключены, соответственно, к первым и вторым входам схемы вычитания.

Локатор для ГИБДД (вариант 2) содержит приемно - передающую антенну, вход которой работающий на передачу, подключен к высоко мощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход к входу фильтра разностных частот, а также последовательно соединенные генератор непрерывной частоты, второй смеситель, узкополосный полосовой фильтр (УПФ), амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, измеритель интервала времени и вычислитель начальной скорости снаряда, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, первый вход второго смесителя подключен к выходу фильтра разностных частот, а также, при установке РЛС на автомобиле ГИБДД, преобразователь скорости перемещения автомобиля ГИБДД, выходы которого, также как и выходы вычислителя скорости РЛС подключены, соответственно, к первым и вторым входам схемы вычитания.

Рассмотрим работу локатора для ГИБДД.

Пусть РЛС измерения начальной скорости снаряда установлена, например, на треноге около автомагистрали и излучает в пространство сравнительно низкочастотный непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону с параметрами: fo=1 ГГц - средняя частота излучаемого сигнала, Fm=5 кГц - частота модуляции сигнала, dfm=5 МГц - девиация частоты сигнала, удовлетворяющими условию:

Do/Vo=fo/Fm dfm=6 м / 150 (м/с)=1 ГГц/5 МГц 5 МГц=0,04 с, где, например. Do=6 м - выбираемое расстояние от антенны РЛС до ближней зоны обнаружения автомобиля, Vo=150 м/с - скорость, определяющая величину разностного сигнала при известных величинах Do, fo, Fm, dfm.

Тогда, очевидно, если при, например, скорости приближения автомобилей V_A=50 м/с (180 км/ч) к РЛС на второй смеситель РЛС подавать опорный сигнал частотой fоп=1 кГц, то на выходе РЛС короткий импульс появится тогда, когда автомобиль окажется на удалении от антенны РЛС в D₂₀=20 м,

т.е. когда на выходе первого смесителя РЛС будет формироваться разностный сигнал частотой

Fp_20-A=[(2D₂₀)Fm dfm/C]-(2 V₅₀ fo/С)=3 кГц

и сигнал частотой

Fp_8-A=[(2D₈)Fm dfm/C]-(2 V₅₀fo/C)=2 Vоfо/С=1 кГц

когда автомобиль окажется на удалении от антенны РЛС в D₈=8 м,

а также сигнал частотой:

Fp_18-З=[(2 D₁₈) Fm dfm/С]=3 кГц

от точек земной поверхности отстоящих от антенны РЛС на удалении в D₁₈=18 м и сигнал частотой:

Fр_6-З=[(2D₆)Fm dfm/C]=2Vо fо/С=1 кГц

от точек земной поверхности отстоящих от антенны РЛС на удалении в D₆=6 м.

Очевидно, что если использовать, например, косекансную или игольчатую диаграммы направленности антенны РЛС и их направить параллельно полотну автострады на высоте, например, 1 метра от полотна, то можно исключить формирование разностных сигналов частотой Fp_18-З и Fр_6-З и их влияние на работу обнаружителя сигнала узкополосного спектра частот РЛС. Тогда на выходе второго смесителя будут формироваться только сигналы от движущегося автотранспорта, попадающего в раскрыв диаграммы направленности антенны, в частности частотой

Fp_20-A-fоп=Fp_8-A+fоп=3 кГц-1 кГц=1 кГц+1 кГц=2 кГц

которые более эффективно будут обрабатываться обнаружителем сигналов РЛС.

Таким образом, если использовать РЛС излучающую непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, то можно измерить скорость приближающегося к стационарно расположенной РЛС автомобиля по формуле V_A=2 D₀/t,

где t - интервал времени между моментами обнаружения на РЛС сигналов разностных частот Fp_20-A и Fp_8-A.

Здесь следует отметить, что процедуру точного измерения скорости приближения автомобиля к локатору ГИБДД может нарушить лишь появление второго автомобиля, в нашем случае, на интервале расстояния от D₂₀=20 м до D₈=8 м. Очевидно, что вероятность такого события невелика и может быть уменьшена при выборе Do меньшим 6 м.

Известно, что для решения аналогичной задачи широко используются доплеровские локаторы с излучением непрерывного сигнала, измеряющие частоту сигнала Доплера формируемого перемещающимся автотранспортом. Очевидно, что измерить частоту сигнала Доплера на конкретном интервале расстояния, например, от D₂₀=20 м до D₈=8 м, для того чтобы вероятности событий были одинаковыми, данным способом невозможно. Поэтому, обычно, известным способом измеряют частоту сигнала Доплера на удалениях от 0 до 100 м от РЛС, вероятность пребывания двух и более автомобилей на котором выше чем при предлагаемом способе измерения скорости приближения автомобиля к РЛС.

Работа локатор для ГИБДД с РЛС установленной, например, на крыше автомобиля ГИБДД аналогична вышеописанному, за исключением лишь того, что в локатор дополнительно необходимо ввести преобразователь скорости перемещения автомобиля ГИБДД выходы которого, также как и выходы вычислителя скорости необходимо подключить к входам схемы вычитания, для того чтобы разность соответствовала скорости приближения автомобиля к РЛС.

Если в известной РЛС исключить широкополосный фильтр и усилитель -ограничитель, то данный, более простой локатор также можно использовать для измерения скорости приближения автомобиля к РЛС. Так если при этом применить УПФ с полосой пропускания 100 Гц и центральной частотой 2 кГц, то сигнал на выходе такого фильтра будет достигать максимальной величины через время tвост.=3/100 Гц=0,03 с, при большем его времени нахождения в полосе пропускания

t_упф=(2Dо/2 кГц)100 Гц×(L=3 м)/(V_{A мах}=50 м/с)=0,036 с,

где L=3м - средняя длина автомобиля.

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы при создании локаторов для государственной инспекции безопасности дорожного движения (ГИБДД). Заявлены четыре варианта локаторов для ГИБДД, выполненных определенным образом. Достигаемый технический результат изобретений - повышение вероятности правильного измерения скорости приближения автомобиля к радиолокационной станции (РЛС) и уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик локаторов для ГИБДД. Указанный результат достигается за счет реализации локаторов с использованием более низкочастотного сигнала, излучаемого РЛС, и проведения измерения скорости приближения автомобиля к РЛС на более коротком и заранее известном интервале расстояния. Локатор для ГИБДД содержит РЛС измерения начальной скорости снаряда, приемно-передающую антенну, которую устанавливают, при необходимости, на автомобиле ГИБДД и которая излучает непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону и имеет преобразователь скорости перемещения автомобиля ГИБДД, выходы которого, так же как и выходы вычислителя скорости РЛС, подключены, соответственно, к первым и вторым входам схемы вычитания. 4 н.п. ф-лы.

1. Локатор для государственной инспекции безопасности дорожного движения устанавливаемый на автомобиле (локатор для ГИБДД), содержащий приемно-передающую антенну, вход которой работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход к входу фильтра разностных частот, а также последовательно соединенные генератор непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, измеритель интервала времени и вычислитель скорости, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, а первый вход второго смесителя подключен к выходу фильтра разностных частот, отличающийся тем, что в локатор для ГИБДД введен преобразователь скорости перемещения автомобиля ГИБДД, выходы которого, также как и выходы вычислителя скорости автомобиля, подключены соответственно к первым и вторым входам схемы вычитания для обеспечения соответствия полученной разности - скорости приближения автомобиля к локатору, а также тем, что в локаторе для ГИБДД используется непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону.

2. Локатор для государственной инспекции безопасности дорожного движения устанавливаемый на автомобиле (локатор для ГИБДД), содержащий приемно-передающую антенну, вход которой работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход к входу фильтра разностных частот, а также последовательно соединенные генератор непрерывной частоты и второй смеситель, и последовательно соединенные узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, измеритель интервала времени и вычислитель скорости, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, первый вход второго смесителя подключен к выходу фильтра разностных частот, отличающийся тем, что в локатор для ГИБДД введен преобразователь скорости перемещения автомобиля ГИБДД, выходы которого, также как и выходы вычислителя скорости автомобиля, подключены соответственно к первым и вторым входам схемы вычитания для обеспечения соответствия полученной разности - скорости приближения автомобиля к локатору, а выход второго смесителя подключен к входу узкополосного полосового фильтра, а также тем, что в локаторе для ГИБДД используется непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону.

3. Локатор для государственной инспекции безопасности дорожного движения (ГИБДД), содержащий приемно-передающую антенну, вход которой работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход к входу фильтра разностных частот, а также последовательно соединенные генератор непрерывной частоты и второй смеситель, и последовательно соединенные узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, измеритель интервала времени и вычислитель скорости, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, первый вход второго смесителя подключен к выходу фильтра разностных частот, отличающийся тем, что выход второго смесителя подключен к входу узкополосного полосового фильтра, а также тем, что в локаторе для ГИБДД используется непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону.

4. Локатор для государственной инспекции безопасности дорожного движения (локатор для ГИБДД), содержащий приемно-передающую антенну, вход которой работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход, через фильтр разностных частот, к второму входу второго смесителя, а также последовательно соединенные генератор непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, измеритель интервала времени и вычислитель скорости, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, отличающийся тем, что в локаторе для ГИБДД используется непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону.