История развития автомобильных радаров
С каждым годом количество автомобилей в мире растет стремительным темпом. В 2010 году число эксплуатируемых автомобилей перевалило за миллиард. По оценке Международной Ассоциации автопроизводителей, (OICA) в 2015 году эксплуатировалось около 947 млн легковых и 335 млн коммерческих автомобилей [1]. Продажи автомобилей в 2020 году достигли 78.49 миллионов единиц. Предполагается, что к 2035 году количество автомобилей в мире достигнет 2 миллиардов.
Каждый год в мире в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) гибнет около 1.2 миллиона человек [2]. По данным ГИБДД, за 9 месяцев 2021 года в России зарегистрировано 96314 ДТП. В ДТП погибло 10516 человек, еще 121573 получили травмы и увечья различной тяжести [3]. По данным американского агентства NHTSA, в 90% случаях ДТП происходят по вине водителя. Основными причинами ДТП является нарушение правил дорожного движения, усталость, разговоры по мобильному телефону и т.п.
Для предотвращения травм и летальных исходов в конце 50-х годов в автомобилях начали применять ремни безопасности. В настоящее время усилия автомобильной промышленности направлены на достижение нулевого показателя смертности. Для этого в автомобили внедряют дополнительные системы безопасности:
- пассивные: подушки безопасности, активные подлокотники, специальная конструкция кузова и т.п.
- активные: антиблокировочная система, система курсовой устойчивости, система распределения тормозных усилий и т.д.
С начала 90-х годов ХХ века в автомобилях начинают применять вспомогательные системы активной безопасности, основанные на данных, поступающих с ультразвуковых датчиков, камер, лидаров и радаров.
Каждый из датчиков имеет свои преимущества и недостатки. Камеры используются для обнаружения и распознавания объектов дорожной инфраструктуры, автомобилей, пешеходов, границ дороги. При этом качество работы камеры снижается в плохих погодных условиях. Измерение дальности и скорости производится косвенным методом. Дальность обнаружения объектов камерой зависит от настроек объектива и матрицы, что не позволяет работать с одинаковой точностью на больших и малых дальностях. С выхода лидара получают изображение с высоким разрешением, однако, как и камеры, качество работы лидара снижается в плохих погодных условиях. Дальность действия современных лидаров составляет до 150 м. Так же большим недостатком лидаров является использование механических способов сканирования. Преимуществом автомобильных радаров является возможность прямого измерения дальности и скорости (на основе эффекта Доплера). Параметры радара слабо зависят от погодных условий. Однако радар не позволяет распознавать различные классы объектов. На рисунке 1 показан типичный результат работы радара в декартовых координатах [3].
Автомобильные радары разделяются на 2 основных класса: радары дальнего действия и радары ближнего действия. Радары дальнего действия имеют узкий сектор обзора в горизонтальной плоскости (несколько градусов) и большую дальность. Они используются для построения систем адаптивного круиз контроля, системы экстренного торможения, системы stop&go. Радары ближнего действия имеют широкий сектор обзора в горизонтальной плоскости. Они применяются для систем помощи при перестроении и контроля слепых зон. Важными характеристиками радара являются дальность действия, центральная частота, зона обзора, ширина луча по азимуту и углу места.
Дальность действия радара определяется рядом факторов, таких как мощность излучаемого сигнала и зависит от характеристик/размеров наблюдаемого объекта. Требования к дальности действия для радара задаются исходя из требований к системам помощи водителю. Обычно, дальность обнаружения легкового автомобиля составляет около 200 м, дальность обнаружения пешехода 120 – 150 м.
Центральная частота применяемого в радаре сигнала определяет рабочую длину волны, что в конечном счёте сказывается на линейных размерах устройства. Чем меньше длина волны излучаемого сигнала, тем меньше размер антенны при заданных требованиях к зоне обзора и ширине луча по азимуту и углу места. В октябре 2005 года Европейский институт телекоммуникационных стандартов принял европейские стандарты для автомобильных радаров, работающих в полосе 76 − 77 ГГц (ETSI EN 301 091). В октябре 2010 года Российская Федерация выделила полосу 76 − 77 ГГц для автомобильных радаров [5]. При несущей частоте 77 ГГц длина волны составляет 4 мм.
Ширина луча по азимуту определяет возможность радара разделять несколько объектов на одинаковой дальности, двигающихся с одинаковой скоростью. Например, если ширина полосы дорожного движения составляет 3 м, то для разделения 2 объектов на дальности 100 м необходимо что бы ширина луча по азимуту составляла 1.7 градуса. Ширина луча по азимуту зависит от линейных размеров антенны. Чем больше антенна, тем луч уже. Ширина луча по азимуту у современных радаров составляет 1 – 1.5 градуса.
Разработка автомобильных радаров на начальном этапе велась в исследовательских целях, однако в последние десятилетия приобрела практический интерес и привлекла большой объем инвестиций. В этой статье показан путь радаров от лабораторных прототипов до коммерческих продуктов. В статье рассматривается ранние исследования и тенденции в данной области.
Историческая справка
Первые эксперименты в области автомобильных радаров начались в конце 50-х годов ХХ века. Разработанные прототипы работали в Х и Ku диапазонах, на несущей частоте около 10 ГГц и 16 ГГц (см. рисунок 2, 3). Прототипы использовали различные типы зондирующих сигналов: импульсный, частотно-модулированные сигналы, линейно-частотно модулированный сигнал (FMCW). В радарах обычно формировался только один луч для обнаружения объектов. Однако экспериментальные образцы были слишком громоздкими для применения в коммерческих автомобилях.
Для уменьшения размеров антенны частота радаров была увеличена до 35 и 50 ГГц. В 1972 году правительство ФРГ выделило средства на исследования разработок систем предотвращения столкновений NTO-49, которые проводились в AEG-Telecunken в городе Ульм, Германия. Радар работал на частоте 35 ГГц. В качестве зондирующего сигнала использовался импульсный сигнал с длительностью 10 нс. Использовалась параболическая антенна с шириной луча по азимуту около 2.5 градусов. Дальность действия радара составляла около 100 м. Для формирования сигнала использовались диоды Ганна и Шоттки. Переход на более высокую несущую частоту позволил разместить радар в передней части автомобиля (см. рисунок 4).
Первые коммерческие радары появились в начале 90-х годов ХХ века (компании Philips, Fujitsu, Nissan, TRW и другие). В коммерческих радарах в качестве зондирующего сигнала используется FMCW сигнал. Преимуществом такого сигнала является простота системы формирования, приема и обработки сигнала, которая не требует высокоскоростных дорогостоящих процессоров. В 1992 году компания Greyhound в США установила на 1600 автобусов системы предупреждения о столкновении EATON-VORAD (CWS) (см. рисунок 5). Анализ данных с системы в 1993 году показал, что применение данной системы позволило сократить аварийность на 21% по сравнению с годом ранее [6]. В радаре использовалась фазированная антенная решетка на основе планарной технологии, работающая на частоте 24 ГГц. Радар формировал один приемный и один передающий по азимуту с шириной 3.5 градуса. В качестве зондирующего сигнала использовался сигнал с FMCW модуляцией. Средняя мощность излучаемого сигнала составляла около 0.5 мВт, при этом дальность действия системы составляла около 100 м.
Однако применение системы пришлось прекратить по двум причинам. Первая причина – это протесты со стороны профсоюзов водителей США, связанные с тем, что система хранила информацию о перемещении автобусов. Вторая причина связана с тем, что автомобильные радары работали в том же диапазоне частот, что и полицейские радары, создавая тем самым помехи друг другу.
Первая коммерческая система помощи водителю для пассажирских автомобилей была представлена в 1999 году компанией Mercedes-Benz. Она использовалась для реализации адаптивного круиз контроля и устанавливалась на автомобили премиум класса. Система была разработана совместно с компанией Daimler и называлась «DISTRONIC». Для системы использовался радар компании Continental, работающий на частоте 77 ГГц (см. рисунок 6) [7].
Дальность действия радара составляла до 150 м. Система в основном использовалась за городом для адаптивного круиз контроля, то есть для поддержания заданной дистанции до впереди идущего автомобиля. Через 8 лет была представлена система «DISTRONIC PLUS», состоящая из радара дальнего действия с центральной частотой 77 ГГц и 2 радаров ближнего действия с центральной частотой 24 ГГц (см. рисунок 7).
Применение такого подхода сделало систему пригодной для улично-дорожной сети в городе. В настоящее время такой подход начал применяться не только в автомобилях премиум класса, но и в более дешевых автомобилях.
Разработкой автомобильных радаров в настоящее время занимаются множество компаний: Bosch, Continental, Delphi, Veoneer, Valeo и другие. Наиболее распространенными являются радары компании Bosch и Continental, устанавливаемые на автомобили Mercedes-Benz и Volkswagen Group.
Автомобильные радары компании Bosch прошли несколько поколений (см рисунок 8).
Первый автомобильный радар компании Bosch ACC1 (Adaptive cruise control) был представлен в 2000 г. Он был собран из дискретных компонентов: генератор сигнала, СВЧ приемник, система цифровой обработки сигналов. Генератор сигналов был сделан на основе арсенид галлиевой технологии (GaAs). Для формирования требуемого угла обзора использовалась диэлектрическая линза. Радар имел размеры 124×91×97 мм, вес 600 г, центральная частота 77 ГГц, дальность действия до 150 м и угол обзора 8 градусов [7, 12].
Радар второго поколения (ACC2) был представлен в 2004 году (см. рисунок 9).
В радаре использовался один широкий луч на передачу и 4 приемных луча, формируемых с помощью диэлектрической линзы в аналоговом виде. В качестве зондирующего сигнала использовался ЛЧМ сигнал с треугольным законом изменения частоты. ACC2 имеет массу 300 г, угол обзора составляет 16 градусов. По сравнению с первым поколением, дальность действия была увеличена до 200 м. Габариты ACC2 уменьшились до размеров 73×70×60 мм.
В 2009 году была представлена новое (третье) поколение радара дальнего действия (Long Range Radar) LRR3 (см. рисунок 10).
Высокочастотный тракт была интегрирована в кремниево-германиевую (SiGe) микросхему. Обработка сигналов осуществлялась на специальной микросхеме типа ASIC. Дальность действия радара составляла 250 м, сектор обзора 30 градусов, вес составлял 285 г, габаритные размеры 77×74×58 мм, максимальное число контролируемых объектов составляло 32 [13].
В следующих поколениях радаров компания Bosch отказалась от диэлектрической линзы, и перешли на планарную технологию. В 2013 году был представлен радар ближнего действия для контроля обстановки по бокам автомобиля. Дальность действия радара составляла 160 м, угол обзора ± 45 градусов (см. рисунок 11 a) ).
Четвертая поколение радара дальнего действия (LRR4) имела размеры 101x78x62 мм, вес 240 г и могла контролировать одновременно до 24 объектов. Радар работал в нескольких зонах: дальняя зона с углом обзора ±6 градусов и дальностью действия до 200 м и ближняя зона с углом обзора ±20 градусов и дальностью действия до 5 м для контроля транспортных средств въезжающих или покидающих зону обзора [14].
В пятом поколении радаров используется монолитная интегральная СВЧ микросхема (MMIC) с тремя передатчиками и четырьмя приемниками (рисунок 11 b) ). Цифровая обработка сигналов осуществляется на отдельном микроконтроллере. Это первый радар компании Bosch, в котором была заявлена возможность оценки высоты. Дальность действия радара составляет до 210 м, угол обзора по азимуту составляет ±60 градусов, по углу места ±15 градусов, размеры 63x72x19 мм.
Самым массовым радаром компании Continental стал радар ARS404/ARS408, выпущенный в 2012 году (см. рисунок 12). Радар использует MIMO антенную решетку с 4 передатчиками и 12 приемниками. Подход с несколькими передатчиками и несколькими приемниками, работающими совместно, позволяет уменьшить ширину луча радара (увеличить решающую способность радара по угловым координатам) без увеличения линейных размеров устройства. Радар работает в 2 режимах: ближняя зона с шириной обзора ±60 градусов и дальностью действия около 20 м, и дальняя зона с шириной обзора ±4 градуса и дальностью действия 250 м. Для высокочастотный тракт радара и цифровой части радара используются отдельные микросхемы. Радар позволяет одновременно обнаруживать и сопровождать до 32 объектов. Радар ставился на автомобили концерна Volkswagen Group, BMW и другие.
Текущие тренды
Перспективы развития автомобильных радаров огромны. Количество стартапов, разрабатывающих автомобильные радары, исчисляется десятками. В настоящее время развивается новый класс автомобильных радаров: 4D-imaging радары. Imaging радары оценивают обстановку в широком секторе углов по азимуту. При этом радары имеют высокое разрешение по дальности, скорости, азимуту и углу места. Одним из известнейших представителей данного класса устройств – радар компании Arbe (см. рисунок 13).
Антенная решетка радара состоит из 48 передающих каналов и 48 приемных каналов. Разрешающая способность по дальности составляет до 7.5 см, по азимуту 1 градус, по углу места 1.5 градуса. Качество получаемого изображения приближается к изображению, получаемого лидаром (см. рисунок 14).
В 2020 году компания Arbe привлекла 32 миллиона долларов инвестиций. Imaging радарами занимаются такие компании, как Bosch, Continental, Vayyar, Smartmicro, Mobileye, Uhnder, Zendar и другие. В 2021 году компания Huawei представила собственный imaging радар с 12 передатчиками и 24 приемниками. Зона обзора радара по азимуту составляет 120 градусов, зона обзора по углу места составляет 30 градусов, максимальная дальность действия 300 метров. Выходная информация радара – 4D облако точек высокой плотности [16].
Для повышения точности привязки автомобиля к глобальным координатам (GNSS) в настоящее время разрабатываются автомобильные радары с синтезированной апертурой антенны (РСА). РСА-изображения основаны на использовании движения транспортного средства для формирования большой апертуры. Разрешение получаемого изображения может достигать единиц сантиметров. Рисунок 15 показывает пример получаемого изображения с автомобильного РСА радара. На радиолокационном изображении различимы стационарные объекты (припаркованные автомобили, забор). РСА радары могут использоваться для получения окружающей карты, независимо от GNSS, а так же для систем помощи при парковке.
В настоящее время в качестве зондирующего сигнала для автомобильных радаров используется FMCW сигнал, формируемый в аналоговом виде. Компания Bosch прогнозирует, что к 2035 году автомобильные радары будут использовать сигналы с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), формируемый в цифровом виде (см.рисунок 16).
Преимущество такого сигнала в том, что форма сигнала полностью известна, что позволяет упростить передачу информации от одного радара к другому (организовать радиосвязь между автомобилями), а так же организовать взаимодействие (синхронизацию) между несколькими радарами, установленными на одном автомобиле. Таким образом, радары будут работать не только в моностатическом режиме, но и в бистатическом режиме, что позволит увеличить дальность обнаружения, разрешающую способность по азимуту и углу места, точность оценки параметров объектов и т.д. Однако, в отличие от FMCW-сигнала, OFDM требует обработки всей излучаемой полосы сигнала, что в настоящее время экономически не целесообразно.
Для повышения характеристик радара и стабильности его работы в радарах применяются алгоритмы трекинга целей, включающие в себя кластеризацию, ассоциацию, фильтрацию координат. Для распознавания объектов обычно используется SVM: Support vector machine или дерево решений. В последние несколько лет в дополнение или как альтернативу стандартным методам обработки сигналов предлагается применять машинное обучение. С учетом того, что разрешающая способность радаров улучшается, отражение от объекта представляет собой облако точек. В результате, машинное обучение может позволить улучшить понимание дорожной обстановки.
Заключение
Анализируя историю развития автомобильных радаров и текущие тренды становится очевидно, что они будут неотъемлемой частью будущих систем помощи водителю. Однако, системы помощи водителю, а уж тем более автономного вождения не могут строиться только на основе одного радара или камеры или лидара. Объединяя информацию с различных датчиков, можно полностью оценить окружающую обстановку и принять взвешенное решение о дальнейших действиях.
Статья отражает личное мнение автора.
P.S. Это моя первая статья на хабре. Буду рад комментариям и критике. Если Вам интересна данная тема, то в следующей статье расскажу про автомобильные радары в России.
4. Zhaofei Feng and others. Point Cloud Segmentation with a High-Resolution Automotive Radar. AmE 2019. Dortmund, Germany. March 2019
5. Рекомендация МСЭ-R M.1452-2. Автомобильные радары для предотвращения столкновений и системы радиосвязи диапазона миллиметровых волн для применений интеллектуальных транспортных систем
6. Martin Schneider. Automotive Radar – Status and Trend. German Microwave Conference, GeMIC 2005
7. H. Meinel and Juergen Dickmann. Automotive Radar: From Its Origin to Future Directions. Microwave Journal, September 2013
8. Automated Driving: Safer and More Efficient Future Driving 1st ed. 2017 Edition
9. Holger H. Meinel. Evolving automotive radar – From the very beginnings into the future. The 8th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2014). The Hague, Netherlands. 6-11 April 2014
10.Philipp Ritter. Toward a fully integrated automotive radar system-on-chip in 22 nm FD-SOI CMOS. International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 2021
11.Juergen Hasch Driving towards 2020: Automotive radar technology trends. IEEE MTT-S International Conference on Microwaves for Intelligent Mobility (ICMIM 2015), 27-29 April 2015
12.H.P. Groll and J. Detlefsen. History of Automotive Anticollision Radars and Final Experimental of a MM-Wave Car Radar Developed by the Technical University of Munich. IEEE AES Systems Magazine, August 1997
13.Bosch Engineering Long-Range-Radar LRR3: Radar sensor for railway applications. Bosch.
14.Chassis Systems Control Fourth generation long-range radar sensor (LRR4). Bosch.
15.Christian Waldschmidt. Automotive Radar – From First Efforts to Future Systems. IEEE Journal of Microwaves. Vol.1, January 2021.
17.Dario Tagliaferri and others. Navigation-aided Automotive SAR for High-resolution Imaging of Driving Environments. IEEE Access ( Volume: 9), 2021
Как камеры на дорогах определяют скорость автомобилей?
В 2008 году в России утвердили федеральную программу по безопасности дорожного движения. С тех пор на дорогах начали появляться камеры, которые фиксируют нарушения ПДД. С фиксированием дорожных происшествий все понятно, но как они помогают определить превышение скорости?
Камеры контроля скорости сочетают в себе механизм точного измерения скорости с камерой, которая фиксирует номер транспортного средства, нарушившего правила. Камеры контроля скорости в зависимости от типа механизма, который они используют, можно разделить на 3 типа.
Радарные камеры контроля скорости
Камера в данном типе нужна для фиксации номера автомобиля, а скорость определяет радар. Он посылает радиоволны, а после того, как они отражаются от авто, фиксирует изменение частоты возвращаемых радиоволн. Если автомобиль будет стоять на месте, то отраженные радиоволны не будут отличаться от посланных, в то же время движение создаст изменения. В зависимости от силы этих изменений и определяется скорость объекта.
Раньше радарные системы были неточны, но в наши дни они стали эффективнее. Также начали использовать метод триангуляции. Иными словами скорость замеряет не один радар, а несколько, под разными углами. Поэтому измерения получаются точными, а увильнуть от штрафа, ссылать на ошибку радара, не получится.
Камеры средней скорости
В данном методе измерения скорости используются 2 камеры. Они расположены на разных участках дороги и не фиксируют скорость автомобиля в моменте, а измеряют промежуток времени за который было пройдено расстояние от одной камеры до другой. Если время меньше, чем то, за которое можно преодолеть данный участок на позволенной скорости, то автовладельцу автоматически приходит штраф. Главным преимуществом данного метода, является то, что он покрывает не конкретное место, а целую зону. Однако есть и значительный недостаток — если водитель превысит скорость, а потом поедет медленно, то нарушение не будет зафиксировано.
Лидарные камеры контроля скорости
Это самый новый способ определения скорости, который измеряет этот показатель при помощи инфракрасного света. Лидар измеряет время, необходимое импульсу инфракрасного света, чтобы достичь автомобиля, отразиться от него и вернуться в исходную точку.
Отличие от радаров заключается в том, что лидар не измеряет изменение частоты волны. Вместо этого он посылает большое количество импульсов инфракрасного лазера за небольшой промежуток времени, чтобы измерить несколько расстояний. Сравнивая эти разные образцы расстояний, система может рассчитать, насколько быстро движется автомобиль. Лидар берет несколько сотен образцов в секунду, благодаря чему и имеет отличную точность измерений.
Как устроен радар скорости у ГИБДД?
Активное увеличение водителей на наших дорогах приводит к тому, что контролировать их передвижение приходится в разы больше. Не все соблюдают правила ПДД, что к сожалению влечет за собой страшные последствия. Для улучшения дорожной ситуации, сотрудники ГИБДД применяют в работе радар контроля скорости. Этот прибор помогает снижать аварийность на дороге, а также фиксировать мелкие и крупные нарушения. Практически каждый водитель знает, как работает радар скорости. Технологии не стоят на месте и каждый год выходят более усовершенствованные модели, которые уже не получится сбить антирадарами, имеющимися у автомобилистов. Из нашей статьи ты сможешь получить более расширенную информацию о различных видах данного прибора, его возможностях и истории происхождения.
Сам по себе радар очень полезен. Да, порой можно получить штраф за нарушение ПДД, но некоторых лихих водителей именно это и останавливает. При этом, ты можешь знать некоторые способы защиты от данного прибора, для общего развития, например.
История
Еще в далеком, 1958 году на улицах Лондона появились первые радары фиксирующие скорость передвижения автомобилей. Именно с этого года они начали развиваться и набирать популярность, активно помогая дорожной полиции наказывать лихачей. Как ни странно, представил устройство миру раллийный чемпион Морис Гетсонидес. Но не все так просто в данной истории.
Наш соотечественник, Павел Ощепков изобрел фиксирующий прибор гораздо раньше, но способ его применения был другим. В 1932 году, он представил свой радар, который действительно мог определить скорость объекта. Эксплуатировать его было решено на самолетах, все прошло удачно, скорость фиксировалась и была точной. Одно и то же открытие, но каждый тянул одеяло на себя.
Принцип действия радаров
Использование радаров по всему миру давно стало популярным и его применение значительно сокращает аварийность на дорогах. Устройство работает по физическому принципу, который называют эффект Доплера. Частота волны, вызванная движением того или иного объекта, подает сигнал, который фиксируется на экране. Рассмотрим все более подробно:
- состоит радар из пары важных частей — подача и приемник сигнала;
- при направлении прибора на выбранную цель радиоволны посылаются движущемуся объекту;
- отраженные волны, в свою очередь, фиксируют изменения мощности у сигнала и вычисляют скорость цели.
Качественно настроенный радар может улавливать скорость даже в движущемся автомобиле. Все сигналы, отражающиеся от машин, дороги и прочих объектов находящихся в направлении цели будут фиксированы. Устройство проводит вычисления и воспроизводит результат по каждому сигналу отдельно.
Современные технологии привели к тому, что используемые сейчас радары имеют погрешность всего в 1 км/час, даже если сигнал принимался в движении.
Простота в эксплуатации и невысокая стоимость позволяет пользоваться ими все чаще.
Классификация полицейских радаров
На сегодняшний день практикуется использование двух видов радаров — это радиочастотный и лазер. Суть работы у них схож, только лазерный работает при помощи импульсов, которые таким же образом идут от радара к объекту и обратно. Суть их работы не меняется, как и точность расчетов, поэтому здесь особой разницы ты не увидишь.
Сейчас мы подробнее рассмотрим существующие радары, выделяя их преимущества и недостатки:
- Бинар — самая популярная радиочастотная модель. С помощью двух видеокамер фиксируется и общее положение на дороге и отдельно нарушитель ПДД. Можно применять стационарно или в движении, зарядка производится от сети, а также имеется возможность синхронизации с компьютером. Управление с помощью пульта или сенсорного экрана;
- Искра — вариант для неблагоприятных погодных условий в своем лучшем виде. Пользуется спросом у патрульных служб уже более 15 лет, так как умеет быстро и точно выдавать информацию об объекте. За счет многоимпульсной системы его сложно уловить антирадарам, может быть как стационарный так и мобильный;
- Радис — новый измеритель скорости с возможностью выбора объекта, самого быстрого, к примеру, или самого близкого. Очень легкая модель, может измерять скорость в двух направлениях. Магнитная подставка хорошо закрепляет его на любой поверхности, поэтому удобно устанавливать его на патрульную машину, в любом положении;
- Визир — стационарный радар с возможностью фиксации любого вида нарушений. На фото будет дата и время, так что избежать наказания не получится;
- Амата — лазерный высокоточный и быстрый замер скорости. Выделяет из потока нарушителя и производит фото/видео фиксацию;
- Арена — крепится исключительно на треногу, будь с ним аккуратнее, ведь прибор сразу отправляет данные о нем в ГИБДД. Работает от внешнего аккумулятора, не мобилен, но достаточно точный в своих показаниях;
- Стрелка — улавливает скорость автомобиля даже с большого расстояния, до 500 метров, что другим не под силу. Также с легкостью охватывает до 4 полос, при этом не важно направление автомобилей;
- Крис — умеет не только видеть и распознавать нарушителей, но и передавать информацию по ним в региональные отделения ГИБДД. Инфракрасный лазер позволяет делать замеры даже в темное время суток.
Как видно, каждый радар имеет свою особенность. Территориально определяется каким из них пользоваться удобнее.
Как защититься от полицейского радара?
Конечно, ПДД запрещают подобные действия, но все-таки разобраться в них можно. В первую очередь, фиксаторы нарушений можно обойти с помощью антирадаров. Но в данном случае, ты сможешь нарушить только сигнал, фотофиксацию ты запретить не в силах.
В GPS навигаторах имеется полная база координат камер, ориентируясь на которую ты избежишь штрафа. Но, есть одна проблема, она быстро устаревает.
Яндекс-навигатор также очень много знает об установленных камерах и радарах, к тому же, комментирующие пользователи предупреждают о неожиданных сюрпризах на дороге.
В совокупности можно использовать информацию с сети и антирадар, и тогда ты станешь практически невидимым для патрульных. Но стоит ли все это потраченного времени и денег, когда можно просто не нарушать правила?
Внимательность на дороге никогда не была лишней. разобравшись в том, как работает радар скорости, ты сможешь применять эти знания на практике. Данные приборы не устанавливаются просто так, ПДД важны, а дополнительные меры помогают сохранять порядок на дороге.
Эффект Доплера, или вопрос точности определения скорости радарами ГИБДД
Правительство РФ все-таки склоняется к отмене нештрафуемого «запаса» в 20 км/ч на российских трассах, и поэтому мы решили поговорить о том, как именно работают современные полицейские радары. В этом посте вы найдете описание эффекта Доплера, лежащего в основе работы большинства радаров, а также расчеты, с какой именно скоростью можно ездить по трассе, не опасаясь штрафов.
Когда говорят об эффекте Доплера, мне всегда вспоминается старый советский анекдот.
Однажды ученый проехал на красный сигнал светофора и был остановлен инспектором.
– Нарушаете? – спросил Инспектор
Находчивый ученый решил блеснуть знаниями.
– Никак нет, товарищ Инспектор.
– А почему проехали на красный сигнал светофора?
– Видите ли, он показался мне зеленым из-за эффекта Доплера
Инспектор оказался тоже с техническим образованием и лишил ученого водительских прав за астрономическое превышение скорости.
Суть явления
На самом деле эффект Доплера – явление изменения частоты волн, регистрируемых от движущихся объектов или движущимися объектами, – наблюдается повсеместно. Это справедливо и для звука, и для электромагнитных волн (конечно, с определенными поправками).
С эффектом Доплера мы постоянно сталкиваемся в жизни, например, когда слышим звук сначала приближающейся сирены, а потом – удаляющейся. Сначала звук кажется выше, а потом – наоборот, ниже тоном. Теоретически он был обоснован австрийским физиком еще в 1842 году, а сегодня этот эффект применяется во многих сферах науки и техники – от космических исследований… до выписывания штрафов водителям.
Кратко описать эффект Доплера можно следующим образом: движение одного объекта относительно другого приводит к тому, что пики волн доходят от источника к приемнику с запозданием (или опережением), и от этого частота сигнала меняется.
Поэтому длина волны для регистрируемого излучения определяется по формуле (все выкладки можно найти в Википедии, но если вам лень, мы также перенесли их сюда).
А частота, которую зарегистрирует неподвижный приемник, определяется по формуле
Полицейские радары
В случае с полицейскими радарами речь идет о радиоволнах, поэтому в формулах расчета не учитывается параметр С – скорость распространения сигнала в физической среде. Вместо этого применяется специальная теория относительности, а формула принимает вид:
В этой формуле C — скорость света, а V — скорость источника относительно приёмника. Косинус Тета отражает угол между направлением на источник и вектором скорости в системе отсчёта приёмника.
Полицейский радар представляет собой одновременно и источник сигнала, и приемник, который регистрирует частоту отраженного радиочастотного излучения.
Большинство современных радаров работают в диапазоне K, а значит создают излучение на частоте примерно 24,15 ГГц. Отраженный от движущегося предмета сигнал имеет другую частоту. И для определения скорости автомобиля разница уменьшается вдвое, а относительная радиальная скорость рассчитывается по формулам, приведенным выше.
Производители современных радаров, таких как СТРЕЛКА, заявляют погрешность не более чем в 1 км/ч, а погрешность КРИС-П составляет 1 км/ч. Более старые модели радаров могут иметь погрешность до 2 км/ч. Радары с большей погрешностью уже не используются
Таким образом, получается, что при попадании в поле зрения радара радиальная скорость вашего автомобиля в большинстве случаев будет определена с точностью до 2 км/ч. При этом радар не будет учитывать ту составляющую скорости, которая направлена перпендикулярно. То есть при движении в повороте, а также по холмистой местности регистрируемая скорость автомобиля будет тем ниже, чем больше составляющая направления движения, перпендикулярная к линии, соединяющей радар и автомобиль.
Если же движение происходит по прямой, без перепадов высот и поворотов, можно считать. что радар регистрирует вашу скорость и в худшем случае еще +2 или +5 км/ч, если учитывать фактор «перестраховки».
Однако не стоит думать, что эти единицы километров в час можно определить по спидометру автомобиля. Сегодня производители специально завышают показания спидометров, чтобы повысить безопасность движения. И если даже вы думаете, что едете со скоростью 100 км/ч, на практике может оказаться, что реальная скорость не превышает 90 км/ч.
Именно поэтому для эффективного определения скорости используются устройства со встроенным GPS-приемником, такие как видеорегистраторы с GPS-информерами, например Playme Sigma, радар-детекторы, такие как Playme Silent 2 или Playme Hard 3, либо комбо-устройства, например, Playme P570. По данным со спутника можно определить свою реальную скорость и двигаться максимально быстро, но в разрешенном режиме.
Законы и штрафы
Сегодня в РФ законом определен порог в нештрафуемые 20 км/ч (которые в ближайшее время могут быть уменьшены до 10 км/ч), что позволяет избежать штрафа при превышении скорости в этом пределе. То есть вы можете не опасаться штрафов, если движетесь со скорость на 15-18 км/ч больше (а скоро – на 5-8 км/ч больше) разрешенной. В противном случае погрешность камеры может сыграть не в вашу пользу.
В Европе работает несколько иная схема формирования штрафов. В разных странах законом установлены различные пороги нарушения скорости. В эти пороги уже «зашиты» погрешности приборов. Например, в Австрии этот параметр составляет 3 км/ч для стационарного лазерного радара, 5 км/ч для стационарного радиорадара, а также 7 км/ч для мобильного радара. В Бельгии, Франции и Италии – 5 км/ч для всех типов радаров. В Финляндии учитываются нарушения от 7 км/ч + погрешность радара, а в Сербии штрафуют даже за превышение на 1 км/ч, причем без учета погрешности радаров. Вот уж где не стоит излишне разгоняться.
- Блог компании Playme
- Физика
- Автомобильные гаджеты