Принцип определения скорости автомобиля
Определение скорости объекта радаром по разности ч
Определение скорости объекта радаром по разности частот
В качестве конкретного примера рассмотрим принцип действия и характеристики радара “Стрелка”, предназначенного для измерения скорости автомобилей. Принцип работы основан на облучении радиосигналом движущегося автомобиля. Скорость автомобиля определяется по разности частот следования фотонов. Радар “Стрелка” работает в К-частотном диапазоне 24,15ГГц. Длительность импульсов 30нсек. Период повторения импульсов 25мксек.
Эффект, на котором основана работа радара, также как и эффект Физо, заставляют всех называть акустическим эффектом Доплера. Однако этот эффект, также как и эффект Физо, не акустический, а электромагнитный и никакого отношения к эффекту Доплера не имеет. Кроме того, эффект используемый в радаре, также как и эффект Физо, является экспериментальным доказательством, что скорость света не постоянная, а зависит от скорости источника и приёмника света.
Это и есть одурачивание. Сейчас узнаете почему?
Теперь более подробно о процессах, связанных с измерением скорости. Радар излучает в направлении движущегося на него автомобиля импульс 30нсек, заполненный радиофотонами с частотой следования 24,15ГГц. Радар неподвижен относительно Земли и поэтому излученные им фотоны летят со скоростью С = 299 792 458 м/с относительно Земли и с частотой следования фотонов v0 = 24,15ГГц. Отразившись от автомобиля, движущегося навстречу со скоростью V, фотоны попадают обратно в радар, работающий уже в режиме приёма и измерения частоты следования фотонов. Измерения показывают, что частота следования отражённых фотонов изменилась и стала больше (v1 больше v0).
Теперь надо разобраться и объяснить, почему частота следования фотонов стала больше.
Генератор, вырабатывающий несущую частоту 24,15ГГц представляет собой устройство, упрощённо содержащее следующие элементы: колебательный контур, усилитель мощности, антенну, управление длительностью импульсов и периодом повторения импульсов. Процесс излучения фотонов описан в книге “Ложь об электромагнитной волне и шкале электромагнитных излучений”. Далее процесс излучения фотонов продолжу с момента столкновения фотонов с автомобилем. Первые фотоны в составе импульса 30нсек достигают движущегося навстречу автомобиля со скоростью V. Так как для сталкивающихся тел и частиц обязателен принцип векторного сложения скоростей, то к скорости фотонов C0 прибавляется скорость автомобиля V. Скорость отражённых (переизлученных) фотонов станет C0 + V. Затем следующие по порядку фотоны из состава импульса 30нсек по очереди будут сталкиваться с автомобилем. При столкновении их скорость также как и у первых фотонов будет увеличиваться до C0 + V. Так как скорости отражённых фотонов будут больше чем излученных, то все последующие за первыми отражёнными фотонами будут догонять предыдущие. Расстояние между фотонами в импульсе станет меньше и, естественно, частота следования фотонов увеличится пропорционально скорости автомобиля. Это изображено на рис.7 и рис.8.
Измерения показывают, что связь везде линейная:
— v0 соответствует скорости фотонов C0;
— v1 соответствует скорости фотонов C1;
— v1 – v0 соответствует C1 – C0 = V.
Выведем формулу изменения частоты следования фотонов в зависимости от изменения скорости полёта фотонов, при переизлучении их от движущегося объекта.
ПРИМЕЧАНИЕ. ДАЛЕЕ ТЕКСТ С ФОРМУЛАМИ ЧИТАЙТЕ ПО ФОТО.
Вывод. В природе существуют три эффекта, позволяющие измерять скорость объекта, не измеряя расстояние и время. И все эти три эффекта заставляют называть эффектом Доплера.
1. Акустический эффект Доплера.
2. Электромагнитный эффект Физо, определяющий скорость светящихся объектов по смещениям линий спектров.
3. Электромагнитный эффект, позволяющий на принципе эффекта Физо, определять скорость объектов с помощью радиолокации по разности частот.
Эффект определения скорости объекта радаром по разности частот является экспериментальным доказательством того, что скорость света не постоянна, а зависит от скорости источника и скорости приёмника света.
Таким образом, выходит, скорость света не постоянная величина, она зависит от скоростей источника и приёмника.
Второй постулат Эйнштейна ошибочен.
Вывод. Теории относительности Эйнштейна неверны. Естественно, ошибочно всё, что связано с этими теориями, в том числе, и теория ”Большого Взрыва“.
Документы по борьбе с инакомыслием в науке.
1. Постановление ЦК ВКП(б) от 25.01.1931г.
Запрещение рассмотрения проблем физических взаимодействий на механической, материалистической основе.
2. Специальное постановление ЦК ВКП(б) от 1934г.
О дискуссии о релятивизме.
Жертвами этого постановления стали Н.А.Козырев и Н.П.Бронштейн.
3. Постановление ЦК ВКП(б) от 05.12.1942г.
4. Постановление Президиума АН от 1964г.
В этом постановлении предписывалось объявлять параноиками всех, кто критикует теории относительности Эйнштейна.
Сразу было выявлено 24 параноика среди учёных.
5. Постановление Президиума РАН от 1998г.
О создании комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификации научных исследований во главе с академиком Э.П.Кругляковым.
Комиссия исправно функционирует.
Комиссия не скрывает, что следует принципу: ”Всё, что противоречит теориям Эйнштейна и теории ”Большого Взрыва“, является лженаукой“.
Главные идеологи этого мракобесия С.И.Вавилов, А.Ф.Иоффе, В.Л.Гинзбург.
Доклад на Ютубе
http://www.youtube.com/watch?v=eP1iYV96Sr8
Используемые источники
1. Николаев С.А. “Эволюционный круговорот материи во Вселенной”, 7-ое издание,
СПб, 2014 г., 320 с.
2. Николаев С.А. “Ложь об электромагнитной волне и шкале электромагнитных излучений”, СПб, 2014 г., 32 с.
Как измеряют скорость автомобилей?
В этой публикации ведущие производители комплексов для фотовидеофиксации нарушений ПДД расскажут, как работают приборы и чем один способ измерения скорости отличается от другого.
В прошлом номере «Доброй Дороги Детства» мы рассказали вам о том, как в России и других странах мира ведётся борьба с нарушителями скоростного режима. Но прежде чем наказывать нарушителя за превышение скорости, эту скорость необходимо измерить. Сделать это можно по-разному: с помощью радара или видеокамеры. А ещё можно рассчитать её, зная время, за которое автомобиль проедет
заранее известное расстояние.
В этой публикации ведущие производители комплексов для фотовидеофиксации нарушений ПДД расскажут, как работают приборы и чем один способ измерения скорости отличается от другого. Компания «Симикон» из Санкт-Петербурга объяснит принцип измерения скорости радаром, компания «Технологии Распознавания» из Москвы покажет, как можно измерить скорость при помощи видеокамеры, а компания «Автодория» из Казани расскажет, зачем нужно измерять среднюю скорость движения автомобиля на участке дороги.
Измерение скорости при помощи радара
Автомобили созданы для передвижения, причём желательно — на высокой скорости. Каждый из нас хочет добраться из точки А в точку В как можно скорее. Чем быстрее едет автомобиль, тем меньше времени нужно, чтобы добраться до цели.
Однако скорость движения на дорогах ограничена. Почему? Да потому, что на большой скорости больше риска. На большой скорости машиной труднее управлять и движение становится опасным. Кроме того, чем выше скорость, тем длиннее тормозной путь. Например, если увеличить скорость на 10 км/час, то тормозной путь увеличивается вдвое.
Выбор скорости зависит от особенностей дороги. Поэтому на дорогах устанавливают специальные знаки, ограничивающие скорость. А для нарушителей предусмотрены наказания в виде штрафов.
Но прежде чем наказывать, нужно точно измерить скорость автомобиля. Самый удобный и точный способ измерения — это измерение при помощи радара, который излучает электромагнитный сигнал в сторону автомобиля. Отразившись от движущегося автомобиля, сигнал приходит обратно на антенну радара, при этом частота отражённого сигнала зависит от скорости машины. Этот необычный эффект открыл австрийский физик Кристиан Доплер ещё в 1841 году. И с тех пор все радары, основанные на этом принципе, называются доплеровскими.
Современные доплеровские радары умеют не только измерять скорость, но и определять направление движения автомобиля, точно находить местоположение каждой машины на дороге. Если совместить такой радар с фотокамерой, то получится устройство, называемое фоторадар, который может автоматически фотографировать все проезжающие автомобили, одновременно измеряя их скорость. И если среди них окажется нарушитель, то радар автоматически его обнаружит, сфотографирует и отправит в центр обработки все данные для оформления штрафа. Важно, что при этом фоторадар может не только сфотографировать номер автомобиля, но и «прочитать» его, то есть распознать имеющиеся на нём символы (буквы и цифры) и перевести их в цифробуквенный код. Без этого было бы невозможно автоматически обрабатывать полученные данные: пришлось бы использовать труд операторов, которые должны были бы рассматривать все фотографии глазами. Представьте, сколько машин проходит каждый час по скоростной дороге? За день с каждого фоторадара могут быть получены десятки тысяч фотографий! А распознанный номер может быть обработан с помощью компьютера автоматически.
Все данные фоторадар отправляет в центр обработки. Там есть база данных — специальным образом организованная информационная система, в которой содержатся данные обо всех зарегистрированных в стране автомобилях, а также именах и адресах их владельцев. Если водитель нарушил правила и превысил скорость, то система оформит протокол, который будет отправлен хозяину автомобиля по почте. И тот должен будет заплатить штраф. Вся эта сложная система действует для того, чтобы все водители соблюдали Правила дорожного движения и мы могли безопасно пользоваться нашими дорогами.
Разумеется, современный фоторадар — это не просто сочетание камеры и радара. Для бесперебойной работы этого сложного прибора требуется целая система обеспечения жизнедеятельности, включающая защиту от изменений температуры, предотвращение запотевания стёкол, дистанционную диагностику и многое, много другое. Поэтому для разработки и производства этих приборов требуется сложное оборудование и специальные знания. Но зато выпускаемые в нашей стране фоторадары настолько надёжны, что, например, для обслуживания нескольких тысяч приборов, выпущенных компанией «Симикон» в Санкт-Петербурге и установленных по всей стране, требуется группа поддержки, состоящая всего из трёх человек.
И ещё хочется отметить одну очень важную вещь. Каждый водитель, садясь за руль своего автомобиля, должен понимать, что соблюдать ПДД нужно не из страха перед штрафами, а ради безопасности всех участников дорожного движения.
Измерение скорости по видеоизображению
В некоторых комплексах фотовидео-фиксации для измерения скорости используют видеосъёмку. Так, например, измеряет скорость автоматический комплекс фотовидеофиксации «АвтоУраган», разработанный компанией «Технологии Распознавания».
«АвтоУраган» работает так. Видеокамера комплекса направлена на определённый участок дороги, длина которого известна заранее. Эта дистанция называется «зона контроля», её длина составляет около 6 метров (рис. 1). Когда машина въезжает в зону контроля, камера фиксирует это и распознаёт закреплённый на автомобиле автомобильный номерной знак. Именно номер является опорной точкой для дальнейшего вычисления скорости (рис. 2). Далее весь путь автомобиля через зону контроля фиксируется видеокамерой. Камера «АвтоУрагана» формирует кадры через каждые 40 миллисекунд и фиксирует время каждого видеокадра (рис. 3). Поскольку время, когда сделаны первый и последний видеокадры, известно, можно вычислить время, за которое автомобиль проехал зону контроля. А зная время и длину зоны контроля, можно рассчитать скорость автомобиля (рис. 4).
Кстати, чем медленнее движется автомобиль, тем больше кадров будет сделано за время проезда зоны контроля. Например, двигаясь со скоростью 80 км/час, автомобиль проедет дистанцию зоны контроля (6 метров) за 270 миллисекунд. Соответственно, этот автомобиль в зоне контроля будет зафиксирован шесть раз (270 разделить на 40).
Зачем нужно измерять среднюю скорость автомобиля?
Представьте, что вы участвуете в соревнованиях по бегу. Одновременно с командой «Старт» судья нажимает на кнопку секундомера, чтобы начать отсчёт времени, за которое вы преодолеете дистанцию. Когда вы пересекаете черту финиша, судья снова нажимает на кнопку секундомера — отсчёт времени окончен. Теперь известно, за какое время вы смогли пробежать марафон. А поскольку изначально известна дистанция, которую необходимо пробежать, то можно вычислить среднюю скорость, с которой вы двигались на этом участке, по формуле
V (скорость) = S (путь) / t (время)
Например, если вы преодолели 500 метров за 1 минуту 40 секунд, то ваша средняя скорость составила 5 м/с или 18 км/час.
В спортивных соревнованиях не бывает требований, с какой максимальной скоростью надо бежать. Здесь каждый соревнуется в своём мастерстве. На дорогах, по которым ездят автомобили, другие правила. На каждой дороге обязательно установлено ограничение скорости и специальный знак, информирующий об этом водителей. Это необходимо для обеспечения безопасности дорожного движения, потому что чем выше скорость автомобиля, тем сложнее им управлять и тем больше тормозной путь. Однако не все водители соглашаются выполнять правила. В этом случае на помощь государству приходят современные информационные технологии. Чтобы контролировать скорость водителей на аварийно-опасных участках, государство часто использует системы автоматической фиксации средней скорости. В России впервые эту технологию разработала компания «Автодория», которая специализируется на создании интеллектуальных транспортных систем.
Принцип работы системы контроля средней скорости такой же, как и в примере с соревнованиями по бегу. Только вместо обычного секундомера выступает специальный прибор, похожий на скворечник, внутри которого спрятан особенный секундомер, который соединён со спутником, камера и микропроцесссор. Вместо бегуна — автомобиль, на котором установлен уникальный госномер. Этот госномер присвоен только одному автомобилю, второго такого номера нет.
На дороге устанавливается два прибора — на старте и финише участка, где необходим контроль скорости. Приборы устанавливают на расстоянии друг от друга 0,2–10 км. Это расстояние строго определено и неизменно на каждом конкретном участке. Когда автомобиль проезжает мимо первого прибора, камера фотографирует его и передаёт в специальное подразделение Госавтоинспекции, которое называется Центром фотовидеофиксации, эту фотографию вместе с информацией о времени проезда мимо камеры. Помните про секундомер, соединённый со спутником? Это он помогает засечь время проезда мимо камеры. Затем автомобиль проезжает мимо второго «скворечника». Камера, установленная в этом месте, тоже фотографирует автомобиль, а секундомер определяет, в какое время был совершён второй проезд. Эти фотографии и данные о времени проезда между двумя камерами передаются в ГИБДД, а с помощью специальной программы происходит распознавание госномера автомобиля и вычисление времени, за которое он преодолел дистанцию.
Например, автомобиль проехал мимо первой камеры в 12 часов 34 минуты 12 секунд, а мимо второй — в 12 часов 35 минут 02 секунды. Расстояние между двумя приборами составляет 1000 метров. Получается, что автомобиль проехал этот участок за 50 секунд. Значит, его средняя скорость на участке составила
V=S/t=1000 метров / 50 сек = 20 м/с или 72 км/час.
Если на участке стоит ограничение скорости 50 км/час, значит, автомобиль двигался быстрее установленной скорости. За несоблюдение правила водителю будет выписан штраф за превышение установленной скорости на 22 км/час. Если на участке дороги стоит ограничение скорости 90 км/час (например, на загородной трассе), то никакого нарушения не было, а значит, в Госавтоинспекции не выставят штраф водителю.
С помощью такого метода контроля средней скорости удаётся в два раза снизить число ДТП на тех участках, где установлены приборы. Такой способ обеспечения безопасности побуждает водителей соблюдать скорость на всём пути их движения, нарушителей скорости в потоке становится меньше, а водителей, соблюдающих правила скоростного режима, — больше. Так «Автодория» помогает сделать дорожное движение безопаснее.
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.
Принцип определения скорости автомобиля
Измерение скорости: радары или видео?
Компания «Технологии Распознавания» имеет значительный опыт создания и внедрения аппаратно-программных комплексов, применяемых службами ГИБДД для контроля дорожного движения, в том числе и для контроля скорости движения транспортных средств (далее — ТС). Многочисленные системы, в составе которых используются различные радары, уже эксплуатируются в разных регионах нашей страны и за рубежом.
По мере накопления собственного опыта эксплуатации комплексов на стационарных рубежах ДПС становилось ясно — применение радаров связано с рядом существенных недостатков, которых хотелось бы избежать.
Одновременно с этим формировалась идея измерять скорость ТС по видеоизображению. Сама эта идея не нова, однако существовавшие на то время методы и устройства на их основе были весьма примитивны и имели слишком высокую погрешность.
Сотрудники компании провели изыскательские работы по исследованию и усовершенствованию метода измерения скорости ТС по видеоизображению. Инженерам удалось классифицировать и исследовать все факторы, влияющие на точность измерения скорости по видео, и в итоге создать точную методику и измерительный комплекс на ее основе. В ноябре 2010 г. были завершены работы по сертификации СИ (средств измерения) в Госстандарте РФ и получено метрологическое свидетельство на средство измерения скорости ТС по видеокадрам «Автоураган»-ВС».
Важным звеном для обеспечения безопасности на дорогах являются комплексы видеофиксации нарушений ПДД. Особо значимые участки автодорог оборудованы автоматическими стационарными комплексами, которые в круглосуточном режиме осуществляют контроль над дорожной обстановкой. Один из видов контроля — это измерение скорости проезжающих ТС в целях выявления нарушителей скоростного режима. Для измерения скорости ТС в составе комплексов видеофиксации, как правило, используется радиолокационный доплеровский измеритель скорости — радар.
Радар имеет следующий принцип действия: в процессе работы он излучает радиосигнал в сторону движущихся ТС, тот отражается от автомобилей и возвращается обратно. По изменению отраженного сигнала вычисляется скорость движения транспортного средства, и вычисляется довольно точно, но.
Чем же так плох радар?
1. У сигнала, испускаемого радаром, есть такое понятие, как «диаграмма направленности». На этой диаграмме есть так называемые «боковые лепестки», которые могут захватывать отраженный сигнал от автомобилей, едущих сбоку от зоны контроля радара. В результате под луч радара может «попасть» более одного ТС. При этом радар является «слепым» прибором, т.е. сам он не может определить, сколько ТС попало под его лучи и скорость какого конкретно из этих ТС была измерена. В такой ситуации ошибка присвоения значения скорости может происходить, даже если соседнего автомобиля не видно на видеокадре.
Например: в кадре отображается грузовик-мусоровоз с измеренной скоростью 200 км/ч, которая ему «досталась» от «Мерседеса», проезжающего по соседней полосе и невидимого в кадре. Измеренная скорость явно не соответствует транспортному средству. Чем шире диаграмма направленности, тем больше вероятность таких артефактов измерения.
Описанная ситуация косвенно подтверждает факт неправильной работы комплекса с радаром, серьезно дискредитирующий данный метод. Таким образом, показания радара, сколь бы точными они ни были, можно считать достоверными только тогда, когда производится измерение скорости одиночных ТС — на трассах с разреженным движением.
Если же луч радара узкий (допустим, 2.5 м и менее), вероятность присвоения «чужой скорости» заметно уменьшается. Но возникает другая проблема. Видеокамера «видит» более широкую часть трассы. Тогда при плотном потоке движения в кадр видеокамеры может попасть более одного автомобиля. В этом случае, даже если радар произвел точные измерения скорости «по центру» зоны видимости, не существует убедительных доказательств, что измерена скорость именно данного ТС, а не другого, попавшего в кадр пусть даже частично. Такие кадры при выписке постановлений о выявленных нарушениях оператор вынужден отбраковывать, сколь бы явным ни казалось нарушение скоростного режима движения. Кроме того, при узком луче достаточно большое количество автомобилей просто объедут зону измерения — им достаточно всего лишь не соблюдать рядность.
Таким образом, при плотном потоке движения на городских трассах установка радара с узкой диаграммой направленности ведет к значительному числу пропусков регистрации скорости и/или отбраковки измеренных значений из-за неоднозначности доказательной базы. Опять же эффективность метода наблюдается лишь при измерении скорости одиночных ТС.
Принципиально радар может работать «под углом», с горизонтальным отклонением от вектора движения, но в этом случае еще более растет вероятность вышеизложенных артефактных измерений. Отсюда обязательная регламентация положения — радар должен располагаться строго над центром полосы движения. Но эта регламентация предопределяет сложную строительную конструкцию. Работа радара с консольного кронштейна в принципе возможна, но чтобы «дотянуться» до середины даже второй полосы нужны максимально длинные консоли. И при этом не следует забывать, что комплекс — это не только сам радар, но и видеокамера в термокожухе, осветитель, блоки питания — суммарный вес, тем более моноблока, большой, и он сосредоточен на краю консоли. Поэтому даже для двухполосных трасс желательны арки, фермы над трассами — а это достаточно дорогостоящее решение по сравнению с консольными кронштейнами.
2. Различные атмосферные явления, такие как сильный дождь, снег или грозовые разряды, могут непредсказуемо влиять на результат измерений радаром даже одиночных целей.
v Радар имеет ограничение измерения минимальной скорости — 20 км/ч. Меньшую скорость радар не измеряет в принципе. Это кажется не важным для выявления нарушений скоростного режима движения, но существуют задачи определения скорости именно при медленном движении — на ж/д переездах, в заторных ситуациях на трассах и т.п. В таких случаях радар для всех ТС будет выдавать значение 0.
3. Есть еще «социальный» недостаток у радаров. «Благодаря» своему принципу действия — непрерывному излучению — радар может быть обнаружен специальным устройством (радар-детектором или антирадаром), которым пользуются многие водители. А если они информированы, то снижают скорость на небольшом участке дороги, контролируемом радаром, а затем снова разгоняются. Такой прием сильно снижает эффективность применения радаров для выявления «гонщиков».
Чем же отличаются измерители скорости по видео от радарных методов?
1. Измерение скорости транспортных средств в плотном потоке. Если радары не предназначены для измерения скорости ТС в плотном потоке — они просто «путаются в показаниях», то для комплекса «АвтоУраган»-ВС это не является проблемой. Он измеряет скорость, основываясь на распознанном регистрационном (далее — рег.) знаке, т.е. ему в принципе не важно, сколько ТС находится в зоне контроля одновременно — скорость для каждого из них определяется НЕЗАВИСИМО.
2. В отличие от радарных систем в комплексе «АвтоУраган»-ВС полностью исключена возможность присвоения транспортному средству «чужой» скорости — если на фотоизображении ТС в протоколе рег. знак визуально читаемый, то, значит, измерение производилось по его изображению и выявленное значение скорости безусловно принадлежит данному ТС.
3. Распознавание может производиться под достаточно большим горизонтальным углом к вектору движения — до 30о. И этот угол никак не влияет ни на качество распознавания, ни, соответственно, на измерение скорости по видеоизображению. Если рег. знак конкретного автомобиля отчетливо виден в кадре, то проезжающие по соседней полосе другие автомобили никак не влияют на результат измерения скорости. Измеряющая видеокамера может располагаться сбоку от трассы и позволяет «видеть» зону контроля через полосу. Слева или справа — не имеет значения. А это значит, что можно не устанавливать сложные конструкции. Любой короткий консольный кронштейн решает дело.
Например, для контроля двух полос движения можно использовать уже установленную опору освещения, к которой на высоте 6 или более метров с помощью консольного кронштейна с минимальным вылетом, достигающим края первой полосы, будет крепиться лишь измеряющая видеокамера. Такое крепление позволяет минимизировать возможность перекрывания большегрузным, «высоким» транспортом более удаленной полосы. На краю кронштейна можно установить камеру, контролирующую вторую, дальнюю полосу, а камеру для ближней полосы можно разместить вообще около опоры (без выноса). Такая конструкция упрощает и удешевляет установку многократно. Аналогично решается установка камер и для трех полос. В этом случае консоль будет незначительно длинее. То же и для дорог с двусторонним движением, по две-три полосы в каждом направлении. Одно направление — с существующей опоры слева, второе — с существующей опоры справа. Камеры лишь слегка будут сдвинуты относительно друг друга, но рубеж будет полноценный. И арки во всю ширину дороги не нужны.
4. Дождь и снег не оказывают искажающего воздействия на результат измерения — если рег. знак ТС виден в кадре и визуально различим, то он будет распознан и скорость автомобиля будет определена точно.
5. При измерении скорости по видеоизображению нет понятия «минимальная скорость измерения». Измеряется средняя скорость ТС в зоне контроля, и чем медленнее он едет, тем точнее измеряется скорость. Для «АвтоУрагана»-ВС диапазон начинается от 1 км/ч только потому, что меньшего целого значения скорости не бывает (комплекс распознает рег. знаки и неподвижных автомобилей, но раз нет движения, некорректно говорить: «нулевая скорость»).
Значение «максимальной скорости» для «АвтоУрагана»-ВС на сегодняшний день ограничено уровнем развития оптической техники. Если увеличить вдвое глубину зоны контроля при сохранении текущей чувствительности матрицы камеры и резкости изображения по всему кадру, то предел измеряемой скорости теоретически также удвоится. В данное время прибор позволяет с требуемой точностью измерять скорость, не превышающую 255 км/ч.
6. «Автоураган»-ВС в процессе работы выглядит как обычная камера наблюдения и не излучает никаких сигналов, которые могут быть обнаружены «антирадарами» или подобными устройствами.
7. Важное преимущество «АвтоУраган»-ВС — это отсутствие радара как еще одного прибора. Нет дополнительного источника поломок, старения, дополнительных контактов и проводов.
А есть ли недостатки у метода измерения по видеокадрам?
Недостатки есть у любого метода. Есть они и в данном случае. Всего их три.
Первый — прибор не производит измерения скорости по видеоизображению, если рег. знак ТС отсутствует, не распознан или распознан недостаточно надежно с точки зрения системы. Но ведь для автомобилей, рег. знак которых на кадрах не виден (или виден, но нечитаем), невозможно автоматически формировать постановление о нарушении скоростного режима движения! Оно будет судебно оспорено. Поэтому, учитывая высокое качество распознавания номеров системой «АвтоУраган»-ВС, которое обеспечивает распознавание практически всех визуально читаемых номеров, данный недостаток сходит на нет.
Второй недостаток — измерение скорости может осуществляться не по любым типам рег. знаков, а только по тем, которые описаны в программном обеспечении комплекса (те типы рег. знаков, размеры которых известны). На сегодняшний день количество поддерживаемых типов рег. знаков достаточно велико — это не только все знаки РФ, включая двустрочные и устаревшие знаки СССР, но и знаки практически всех стран СНГ, Евросоюза, многих стран Латинской Америки, США и даже Индии и Австралии. Поэтому данный нюанс является недостатком только при использовании в тех странах, рег. знаки которых пока не поддерживаются.
Ну и, наконец, основной недостаток — более высокая величина погрешности, по сравнению с радарами. В заявленных характеристиках указывается «±5%». Это несколько выше, чем соответствующий показатель у «радарного» комплекса. Однако радиолокационному методу измерения скорости уже много лет. За годы эксплуатации приборы совершенствовались и повышали свои точностные характеристики. Новым же методам и приборам на их основе не принято изначально присваивать высокую точность. Через год-два эксплуатации на практике реальные характеристики будут улучшены, что происходит, в общем, со всеми приборами. Но на сегодняшний день приходится мириться именно с декларированной точностью.
Принцип действия метода
Метод измерения скорости ТС по видеоизображению основан на классическом, косвенном измерении скорости. Поскольку эталона скорости, с которым можно было бы сравнить результат измерения, не существует и прямое измерение произвести нельзя, то производится косвенное измерение. Видеокамера отображает некоторый, заранее измеренный участок дороги. Когда транспортное средство пересекает данный участок дороги в поле зрения видеокамеры, производится распознавание рег. знака, а затем измерение пройденного пути и времени, за которое ТС прошло этот путь. Разработанный метод учитывает все возможные влияния на результат измерения и позволяет снизить погрешность измерения до метрологически приемлемого значения. 3 февраля 2011 г. Федеральный институт промышленной собственности вынес решение о выдаче патента на изобретение по данному методу.
Значение скорости движения ТС вычисляется как отношение пути, пройденного некоторой его фиксированной точкой в зоне контроля видеокамеры, ко времени, за которое этот путь был пройден. В системе «Автоураган»-ВС за такую опорную точку взят центр пластины номерного знака.
Измерение времени производится по времени следования видеокадров.
Аналоговая CCTV-видеокамера стандарта PAL (по ГОСТ 7845-92) формирует полные видеокадры каждые 40 миллисекунд.
Действительный период следования видеокадров имеет весьма незначительное отклонение от 40 мс, что соответствует погрешности не более ±0,02% (т.е. пренебрежимо мало). Программное обеспечение комплекса «АвтоУраган»-ВС четко фиксирует время каждого видеокадра, благодаря чему всегда можно вычислить временной интервал, за который автомобиль пересек зону контроля, от первого зафиксированного кадра до последнего.
Длина участка дороги в зоне контроля видеокамеры (для ее штатного, рекомендованного расположения) составляет около 6 метров. Двигаясь, например, со скоростью 80 км/ч, автомобиль проедет такой путь за 270 миллисекунд. Видеокамера формирует видеокадры каждые 40 миллисекунд. Это значит, что автомобиль во время проезда зоны контроля видеокамеры будет зафиксирован 6 раз (270 разделить на 40).
Измерение расстояния — это вычисление пути, которое автомобиль проехал от первого до последнего зафиксированного кадра.
Перед началом эксплуатации комплекса, после монтажа видеокамеры производится так называемая «градуировка» комплекса — измерение участка дороги, отображаемого видеокамерой (зоны контроля видеокамеры), и геометрических параметров взаимного расположения видеокамеры и ее зоны контроля. (На рисунке изображена схема градуировки: измерение высоты подвеса видеокамеры над дорогой h, расстояние от точки проекции видеокамеры на дорогу до начала зоны контроля L1 и до конца зоны контроля L2.)
Когда ТС проезжает в зоне контроля видеокамеры, программное обеспечение «АвтоУраган»-ВС распознает его рег. знак и одновременно отслеживает перемещение знака в кадре. Для каждого кадра с видимым распознанным рег. знаком ТС определяются координаты точки центра пластины. Далее, с учетом взаимного расположения видеокамеры и ее зоны контроля, координаты точки центра пластины рег. знака пересчитываются в плоскость дороги и вычисляется пройденный путь (точнее, его проекция на дорогу).
И в завершение, по запатентованной методике определяется высота подвеса пластины рег. знака на ТС по известным размерам этой пластины.
Реальная ширина номерной пластины известна из результата распознавания (Размеры российских рег. знаков заданы ГОСТ Р 50577-93.)
С учетом высоты подвеса пластины определяется точное значение пройденного пути ТС в зоне контроля видеокамеры. Разделив значение пройденного пути на время между первым и последним кадром, получим искомую среднюю скорость автомобиля в зоне контроля.
Заключение
В заключение хотелось бы сказать, что благодаря колоссальной работе, проделанной нашими специалистами, можно с уверенностью утверждать о наличии серьезного потенциала повышения точности измерения скорости этим методом. Благодаря своей простоте и прозрачности данный метод безусловно завоюет доверие и популярность у всех участников дорожного движения.
Ю.Л. Зарубин, генеральный директор ООО «Технологии Распознавания»
Подписка на издание в любом почтовом отделении России