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交通管理上使用的雷达测速仪的合理性以及准确性
时间: 2017-05-18 19:58
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雷达来测量车辆的速度，是现代交通管理的重要手段。可现在越来越多的驾驶员，对交警部门使用雷达测速仪测速的准确性与合理性提出了许多质疑。
使用雷达来测量车辆的行驶速度，是现代交通管理的重要手段。可现在越来越多的驾驶员，对交警部门使用雷达测速仪测速的准确性与合理性提出了许多质疑。我们笔者就雷达测速仪的精度问题提出了一些看法，供有关人士和有兴趣者参考、商榷以及讨论。
1.雷达测速仪是存在测速误差的。
任何测试设备在实际测试中都会存在测量误差，而雷达测速仪也不例外。笔者从事测速雷达的研制、生产、试验10多年，深知测速雷达会存在诸多误差因素。如雷达载波频率稳定度引起的误差、电波多径效应引起的误差、接收机噪声引起的误差、接收机终端信号数据处理误差、测速原理性误差、光速不准确性引起的误差、测速公式近似误差、雷达设站不合理引起的误差以及使用环境变化引起的误差等等。
这些误差因素的总合效果，应该使雷达测速仪的总误差 ≤1公理/小时。这里所说的测速总误差是均方根误差，也叫标准偏差。它是指误差发生的概率为68.3%的那种误差。误差发生的概率为99.73%的误差是3 ，它称为最大误差。比最大误差3 更大的误差发生的概率只有0.07%，一般认为大于3 的误差是反常误差，或说出现了野值。野值在测速实践中应该加以剔除。火炮测速雷达的测速实践中，发生野值的概率为5% ～25%。
由以上的讨论，笔者认为应该注意一下几点：
①测速雷达的最大误差是3 =3公里/小时，如果测出汽车超速2、3公里/小时，而判汽车超速是不合理的；
②如果发生汽车超速太多，而司机又申诉说没有超速，执法交警应该考虑雷达测速值是否是野值，不要急于判罚；
③测速雷达测量的汽车速度是雷达相对汽车的径向速度，其值比汽车的真实速度小。二者距离在100米以外时，不会对测速值有太大的影响，距离小于100米就测不准了。
2.汽车速度指示器也是有误差的
汽车速度表指示的汽车速度值也是有误差的。其误差因素有原理误差、制造误差、速度表零位差、读数误差等。车主和司机应认识到从车速表读出的汽车速度值是有误差的。许多原因会影响速度表的准头，有时会有很大的误差，受了罚要多从主观上找原因。要经常校准你的速度表，不要等到受了罚才去校准你的速度表。
校准车速表有多种方法，方法之一是每次驾车驶过测速雷达时，以车速表读出值对照测速雷达测量值（包括罚单上给出的值），其差值就是车速表的误差。如果误差太大，就需要进一步校检你的汽车速度表了。这里介绍以另一种简单有效的方法，就是用GPS导航仪来校准你的汽车速度指示器，因为GPS导航仪是一个高精度的测速设备，其测速误差仅为0.1m/s。我们强调的是汽车速度指示器，包括速度表，不单纯是速度表。具体方法是同时读出并记录二者的速度值，求其差值，而后计算汽车速度指示器的系统误差和随机误差。试举一例如下：
序号 i 1 2 3 4 5 6 7 8
Vi 70 80 90 100 110 120 130 140
60.1 69.3 79.7 87.9 98.6 107 117 126
ΔVi 9.9 10.7 10.3 12.1 11.4 13 13 14
系统误差计算结果为11.8km/h
随机误差 计算结果为1.47km/h
上表中数据的单位都是km/h(千米/小时)；
Vi 是汽车车速表读出值；
另一行 是GPS导航仪读出值；
i=1,2,…,n ；
n是试验的总次数。
计算结果表明车速表有较大的系统误差，需要校正车速表。随机误差数值正常。
另外一次校检结果为
系统误差 3.0km/h，随机误差 1.46km/h。
这两次校检的系统误差都是速度表的零位差，零位差是可以校正的。有时为了防止汽车超速，有意保留一定数值的零位差。
由以上讨论，笔者认为人们既要认识到雷达测速仪有测速误差，也要承认汽车速度指示器有误差，而且雷达测速仪测量速度值的误差是汽车速度误差和测速仪本身误差之和。其数值应为
合理超速限应该是超速限再加上（２～３）倍的误差 ＝（３.６～５.４）ｋｍ／ｈ．
３.雷达测速仪的精度校验问题
在目前，雷达测速仪的校检问题比较混乱。有的计量测试单位用一个高精度的频率发生器或某种高级音叉作为雷达精度校验标准；有的计量测试单位只是检测了雷达的一些技术指标，而没有进行精度校验，这些做法值得商榷。笔者认为雷达测速仪作为我国公安交管部门超速处罚的首选工具，精度校验是最为突出的技术问题。笔者认为雷达测速仪的精度测试应分两步进行：第一步进行静态精度测试，第二步进行使用环境下的动态精度测试。但是不论作静态精度测试还是作动态精度测试，都要经常用模拟信号源测试雷达工作是否正常。这个模拟信号源就相当于有的计量单位使用的高精度频率发生器或高级音叉。模拟信号源是不能测出雷达的测速精度的。
①静态精度测试
是在实验室进行的。测试方法略。
②动态精度测试
是在试验场或实际使用环境下进行的。基本的测试方法是比较法。比较法使用高精度测速设备作为比较标准，和雷达测速仪一起同时测量一部汽车的速度，对其测速数据进行比较，计算雷达测速仪的系统误差和随机误差。这里要求作为比较标准的测速设备，其精度至少要比被测试的雷达测速仪的精度高3～5倍。GPS导航仪测速精度为0.1m/s，作为比较标准是绰绰有余的。但是在试验方法上是有一些具体问题要解决的。
笔者早年使用变量差分法计算随机误差，使用卡尔曼（Kalman）滤波方法解算系统误差的方法，也是可以参照使用的。
4.野值剔除问题
如何剔除超常数据（野值）是个很重要的问题。如果雷达测速仪性能符合要求，又剔除了野值，那么对超速的判罚就是合乎情理的。
只要雷达能在短时间内连续测量多个数据，例如10个数据，并采用数据合理性检验方法，就能有效的检出并剔除野值。
采用微处理器的雷达测速仪终端，是完全可以办到的。雷达测速仪本身是有误差的，出现大误差的可能也存在；雷达应该定期在质检部门检定，未经检定的雷达不应上岗执法；使用雷达执法要人性化和规范化，并配合说服教育。这里也提醒车主和司机要了解自己汽车的性能，特别是速度特性，根据汽车性能，谨慎驾车严守交通法规。
1.雷达测速仪是存在测速误差的。
任何测试设备在实际测试中都会存在测量误差，而雷达测速仪也不例外。笔者从事测速雷达的研制、生产、试验10多年，深知测速雷达会存在诸多误差因素。如雷达载波频率稳定度引起的误差、电波多径效应引起的误差、接收机噪声引起的误差、接收机终端信号数据处理误差、测速原理性误差、光速不准确性引起的误差、测速公式近似误差、雷达设站不合理引起的误差以及使用环境变化引起的误差等等。
这些误差因素的总合效果，应该使雷达测速仪的总误差 ≤1公理/小时。这里所说的测速总误差是均方根误差，也叫标准偏差。它是指误差发生的概率为68.3%的那种误差。误差发生的概率为99.73%的误差是3 ，它称为最大误差。比最大误差3 更大的误差发生的概率只有0.07%，一般认为大于3 的误差是反常误差，或说出现了野值。野值在测速实践中应该加以剔除。火炮测速雷达的测速实践中，发生野值的概率为5% ～25%。
由以上的讨论，笔者认为应该注意一下几点：
①测速雷达的最大误差是3 =3公里/小时，如果测出汽车超速2、3公里/小时，而判汽车超速是不合理的；
②如果发生汽车超速太多，而司机又申诉说没有超速，执法交警应该考虑雷达测速值是否是野值，不要急于判罚；
③测速雷达测量的汽车速度是雷达相对汽车的径向速度，其值比汽车的真实速度小。二者距离在100米以外时，不会对测速值有太大的影响，距离小于100米就测不准了。
2.汽车速度指示器也是有误差的
汽车速度表指示的汽车速度值也是有误差的。其误差因素有原理误差、制造误差、速度表零位差、读数误差等。车主和司机应认识到从车速表读出的汽车速度值是有误差的。许多原因会影响速度表的准头，有时会有很大的误差，受了罚要多从主观上找原因。要经常校准你的速度表，不要等到受了罚才去校准你的速度表。
校准车速表有多种方法，方法之一是每次驾车驶过测速雷达时，以车速表读出值对照测速雷达测量值（包括罚单上给出的值），其差值就是车速表的误差。如果误差太大，就需要进一步校检你的汽车速度表了。这里介绍以另一种简单有效的方法，就是用GPS导航仪来校准你的汽车速度指示器，因为GPS导航仪是一个高精度的测速设备，其测速误差仅为0.1m/s。我们强调的是汽车速度指示器，包括速度表，不单纯是速度表。具体方法是同时读出并记录二者的速度值，求其差值，而后计算汽车速度指示器的系统误差和随机误差。试举一例如下：
序号 i 1 2 3 4 5 6 7 8
Vi 70 80 90 100 110 120 130 140
60.1 69.3 79.7 87.9 98.6 107 117 126
ΔVi 9.9 10.7 10.3 12.1 11.4 13 13 14
系统误差计算结果为11.8km/h
随机误差 计算结果为1.47km/h
上表中数据的单位都是km/h(千米/小时)；
Vi 是汽车车速表读出值；
另一行 是GPS导航仪读出值；
i=1,2,…,n ；
n是试验的总次数。
计算结果表明车速表有较大的系统误差，需要校正车速表。随机误差数值正常。
另外一次校检结果为
系统误差 3.0km/h，随机误差 1.46km/h。
这两次校检的系统误差都是速度表的零位差，零位差是可以校正的。有时为了防止汽车超速，有意保留一定数值的零位差。
由以上讨论，笔者认为人们既要认识到雷达测速仪有测速误差，也要承认汽车速度指示器有误差，而且雷达测速仪测量速度值的误差是汽车速度误差和测速仪本身误差之和。其数值应为
合理超速限应该是超速限再加上（２～３）倍的误差 ＝（３.６～５.４）ｋｍ／ｈ．
３.雷达测速仪的精度校验问题
在目前，雷达测速仪的校检问题比较混乱。有的计量测试单位用一个高精度的频率发生器或某种高级音叉作为雷达精度校验标准；有的计量测试单位只是检测了雷达的一些技术指标，而没有进行精度校验，这些做法值得商榷。笔者认为雷达测速仪作为我国公安交管部门超速处罚的首选工具，精度校验是最为突出的技术问题。笔者认为雷达测速仪的精度测试应分两步进行：第一步进行静态精度测试，第二步进行使用环境下的动态精度测试。但是不论作静态精度测试还是作动态精度测试，都要经常用模拟信号源测试雷达工作是否正常。这个模拟信号源就相当于有的计量单位使用的高精度频率发生器或高级音叉。模拟信号源是不能测出雷达的测速精度的。
①静态精度测试
是在实验室进行的。测试方法略。
②动态精度测试
是在试验场或实际使用环境下进行的。基本的测试方法是比较法。比较法使用高精度测速设备作为比较标准，和雷达测速仪一起同时测量一部汽车的速度，对其测速数据进行比较，计算雷达测速仪的系统误差和随机误差。这里要求作为比较标准的测速设备，其精度至少要比被测试的雷达测速仪的精度高3～5倍。GPS导航仪测速精度为0.1m/s，作为比较标准是绰绰有余的。但是在试验方法上是有一些具体问题要解决的。
笔者早年使用变量差分法计算随机误差，使用卡尔曼（Kalman）滤波方法解算系统误差的方法，也是可以参照使用的。
4.野值剔除问题
如何剔除超常数据（野值）是个很重要的问题。如果雷达测速仪性能符合要求，又剔除了野值，那么对超速的判罚就是合乎情理的。
只要雷达能在短时间内连续测量多个数据，例如10个数据，并采用数据合理性检验方法，就能有效的检出并剔除野值。
采用微处理器的雷达测速仪终端，是完全可以办到的。雷达测速仪本身是有误差的，出现大误差的可能也存在；雷达应该定期在质检部门检定，未经检定的雷达不应上岗执法；使用雷达执法要人性化和规范化，并配合说服教育。这里也提醒车主和司机要了解自己汽车的性能，特别是速度特性，根据汽车性能，谨慎驾车严守交通法规。
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