激光测速的原理及应用
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激光测速的原理及应用
随着信息社会的发展和改革开放的不断深入,人民生话水平不断提高,使汽车的普及率也越来越高,交通事故也时有发生,因而迫切需要对运行汽车进行检测,尤其是能对汽车车速有一个有效检测手段,这也是现代智能交通系统中的重要组成部分,是目前交通管理方面研究的热点问题。
检测汽车车速,大多用微波雷达测速,它除了检测范围大等优点外,其检测速度的准确值较差,因而研发了激光测速系统。
(1)激光测速的方法
激光测速的主要方法有下列二类:
①脉冲法测速。
激光脉冲法测速是在测距的基础上实现测速。
而激光测距是利用激光脉冲持续时间极短,能量在时间上相对集中,瞬时功率很大的特点进行测距,在有合作目标的情况下,脉冲激光测距可以达到极远的测程。
在进行几有米的近程测距时,如果精度要求不高,即使不使用合作目标,仅利用被测目标对脉冲激光的漫反射所取得的反射信号,也可以进行测距与测速。
激光脉冲法测速的原理是,当系统工作时,脉冲激光由发射单元发射,以光速到达目标物后反射回来被接收单元接收,通过激光脉冲法测距原理计算距离而得到目标物距离,进而由连续测量的距离得到某段时间内的平均速度,因为这个测量时间极短,因此这个平均速度可认为是瞬时速度,即实现脉冲激光的测速。
②相位法测速。
激光相位法测速,也可由相位测距法多次测量
距离来实现。
连续激光测距一般最大可测距离达百余千米,采用合作目标时可测几百至几十万千米,且精度很高。
在民用领域,如地形测量、产品误差检测等系统中,得到了普遍应用。
一般,连续光波型激光测距仪的距离分辨率是很高的。
通常,相位分辨率要达到一个周期的千分之一是很容易的。
要同时保持高测量精度和大的测量范围,还必须利用数个不同的调制频率对同一距离进行测量,但这样就会增加系统的电路复杂程度。
由激光相位法连续测量的距离,得到某段时间内的平均速度,就实现了激光相位法测速。
(2)激光测速的特点
这种激光测速具有以下几个特点:
①由于激光光束强、方向性好,其测速距离相对于雷达测速有效距离远,可测1km外;
②测速精度高,误差小于1km/h;
③激光光束必须要瞄准垂直于激光光束的平面反射点。
由于被测车辆距离远而处于移动状态,是非合作目标而不容易瞄准。
目前美国激光技术公司已生产出带连续自动测速功能的激光测速仪,专门用于解决这一问题。
④鉴于激光测速原理,激光测速仪不可能在运动中使用,只能在静止状态下应用,所以一般交警都把仪器放在巡逻车上,停车静止时使用;
⑤激光测速仪的取证能力远远大于雷达测速仪,因而受到全世
界广泛的认可和推广;
⑥目前大部分国家采用的激光测速仪使用的是一类安全激光,对人眼晴安全。
目前,市场上的手持式激光测距测速仪的激光工作物质主要有下列几种:
①工作波长为905nm和1540nm的半导体激光器;
②工作波长为1064nm的YAG激光器;
由于1064nm的波长对人体皮肤和眼睛是有害的,特别是如果眼睛不小心接触到了1064nm波长的激光,则对眼睛的伤害可能是永久性的.所以,在国外,手持激光测距速仪中,完全取缔了1064nm的激光..在国内,某些厂家还有生产1064nm的激光测距测速仪.对于905nm和1540nm的测距测速仪,可称为“安全”的激光测距测速仪.对于1064nm的激光测距测速仪,由于它对人体有潜在的危害性,所以被称为“不安全”的激光测距测速仪。
因此,应当在激光测量汽车速度的系统中应用安全的激光器波长。
由上述可知,相位法测速测量精度高,适于观测地形和诲浪起伏等需要更高精度的场合,但它对光路要求非常严格,设计复杂。
针对民用交通测速,在远程和精度不高的情况下,脉冲测速功率较大,系统比相位法简单,易实现,更易于操作,整个系统较其他方法易达到使用者需求。
因此,应用在交通控制如电子警察方面,脉冲测速法无疑是最好的一种方法。