激光测速仪校准技术研究

　　0　前言

　　激光测速仪是继电感线圈测速仪、多普勒雷达测速仪之后的机动车车速检测仪器,主要应用于交通部门的超速监测。现在交通部门普遍采用的雷达测速仪测速精度不高、取证能力低、容易产生干扰、测量功能单一,而激光测速仪具有测速有效距离远(可测1 km外)、测速精度高(测速误差<±1 km/h)、测量时间短(一般只需0.3 s就能测定车辆加速瞬间的速度)等特点,因此具有非常广泛的应用前景,影响极为深远。激光测速仪是采用激光测距的原理。激光测距是通过对被测物体发射激光光束,并接收该激光光束的反射波,记录该时间差,来确定被测物体与测试点的距离。激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距,取得在该时间间隔内被测物体的移动距离,从而得到该被测物体的移动速度。

　　1　激光测速仪的校准现状

　　根据调研和相关文献[1],目前国内外测速仪的校准多采用比较法进行。如公安部交通安全产品质量监督检测中心,使用可以实时显示速度的校准车,在实际车速下,将校准车的速度值作为标准速度,与测速仪速度值进行比较,得到测速仪的测速误差。

　　德国联邦物理技术研究院(PTB)的机动车测速仪检定标准装置采用光遮挡原理,在1 m的距离两端,各设置一光束,当机动车通过时,对先后触发两束光的时间段进行计时,得到机动车行驶的平均速度。

　　美国国家标准与技术研究院(NIST)采用具备巡航定速功能的试验车和分辨力优于0.1μs的高精度秒表,在不受其他车辆影响的平坦车道上,进行长距离的匀速驾驶和测量,得到平均速度值。以上校准方法有共同缺点:

　　1)需要实际车辆行驶,校准装置的校准范围受限于车辆行驶的速度范围。

　　2)在测试现场,需要进行校准装置和测速仪的同步测量,而同步误差较大时将引入很大的测量误差。

　　3)用某一距离上的平均速度来代替瞬时速度,存在较大的测量误差。

　　4)在实际驾驶环境下提供匀速的车辆目标相当困难,因此这方面对测试条件的要求较高。

　　因此,大校准范围、不受环境条件限制的校准方法亟待提出;又因为激光测速仪是机动车测速仪的典型代表,有明显的应用趋势,因此,国外很多机构正在研制激光测速仪的新型校准装置,如英国的Golden RiverTraffic公司在2003年制造出的基于GPS测速的检定装置,美国Laser Technology公司也研制了激光测速仪的电路校准仪器。

　　针对这一校准需求,本文提出了一种采用模拟目标进行激光测速仪校准的新方法,该方法采用时间模拟法产生一个标准移动目标,通过激光测速仪对该标准目标的测量,得到激光测速仪的测速误差。本文给出了装置框图和试验数据,说明该装置具有大的校准范围、良好的重复性和通用性。