RAPIER窄波束雷达测速仪.docx
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RAPIER窄波束雷达测速仪
RAPIER
细剑窄波束雷达测速仪
2011版用户手册
OLVIAJSC
St.Petersburg
RAPIER窄波束雷达测速仪
一、系统简介
产品名称：
窄波束/单车道/平板雷达测速仪
品牌型号：
RAPIER/细剑
制造商：
俄罗斯奥利维亚（OLVIA）公司
机动车雷达测速仪为一种雷达设备，其工作原理为雷达所发射的高频信号照射在其作用范围内的移动目标反射时改变频率值（多普勒效应）。
这种多普勒频移正比于移动目标的速度。
RAPIER型机动车窄波束雷达测速仪的主要特性为狭窄的辐射场型，保证狭窄的探测区域。
被监控的目标车进入狭窄的探测区域之后，雷达测速仪发送触发信号。
在90%的情况下雷达在发送触发信号的时刻，对应的车辆所在的位置会在±1.5m的狭窄的探测区域之内。
当被监控的目标车离开探测区域的时候，该雷达测速仪会确认目标车已离开探测区域，并发送目标车的速度和车长。
这种工作模式保证触发信号和速度值属于同一辆车，因此基于RAPIER型机动车窄波束雷达测速仪开发的测速抓拍取证系统具备正确度趋于100%的抓拍能力。
测速仪由高频发射器、微处理器等部件构成，全部装于符合IP65的密封外壳，通过RS-232通讯协议与外部控制设备（计算机）连接。
该测速仪能够全天候连续工作5000个小时以上。
窄波束雷达顶装方式窄波束雷达侧装方式
二、系统组成及工作原理
系统组成
测速仪为多普勒效应雷达。
其主要特性为狭窄的辐射场型，保证狭窄的探测区域。
测速仪可以用于固定式和便携式的超速抓拍取证系统。
测速仪可以自动探测到被监控路段上的在特定方向以超出特定限速值行使的车辆，并检测该车辆的速度。
测速仪的结构是防水抗撞机箱，包括安装组件（四个M5螺丝），并包含高频发射器、微处理器和数据处理交换电路板，全部装于密封外壳。
测速仪外壳具有标牌，标牌上写有型号、商标、出厂编号。
测速仪有专用封条，拆开机箱后会自动被破坏。
测速仪用于连同外围设备同时工作。
通讯通道用RS-232和RS-485。
成套性
测速仪有两种基本成套性：
户外安装成套性和箱内安装成套性：
户外安装成套性见下表：
名称
企业标准号
数量
RAPIER/细剑型窄波束雷达测速仪
БКЮФ2.781.090
1
出厂证书
БКЮФ2.781.090ПС
1
PC32TB接线头
1
室外安装组件
БКЮФ7.075.090
1
测角仪
БКЮФ3.817.090-01
1
窄波束雷达测速仪、安装固定支架部件、连线接插件、测角仪、固定扳手
户外安装成套性如下图：
箱内安装成套性如下图：
工作原理
多普勒雷达原理：
脉冲多普勒雷达的工作原理可表述如下：
当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。
根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度。
窄波束雷达之所以被称之为窄波雷达，是因为其自身雷达发射波瓣角非常窄，故称之为窄波束雷达测速仪，被称之为单车道雷达测速仪，是从其运用的角度而言，因其波瓣角比较窄，雷达有效测量范围，只限定在一个车道，有效的避免了相邻车道的车辆速度干扰，所以被称之为单车道雷达，而其又被称之为平板雷达，是用户从外观上给出的直观的名称，普通雷达的发射天线是喇叭型，而窄波束雷达测速仪的发射天线是平板型的，所以直观而简捷的称之为平板雷达。
窄波束雷达的比起普通的宽波雷达，其优越性在于其能有效的避免相邻车道车辆的速度干扰，确保执法取证的正确性、严肃性、唯一性。
并且RAPIER窄波雷达更显著的优势在于其提供触发信号，且触发位置准确灵敏，有利于系统开发商，开发更高层次的、性能更优化的测速抓拍系统。
三、工作方式
窄波束雷达测速仪有两种安装方式，和两个方向测速，组合起来就有四种工作方式。
1、顶装方式：
来向测速：
测速仪安装于车道正向，安装高度为路面上4到8m，离车道中心轴±2m，垂直界面安装角度25±1º（辐射轴相对车辆行使方向角度），监测向来的车辆（图1）。
被监控车道数1个车道。
去向测速：
测速仪安装于车道正向，安装高度为路面上4到8m，离车道中心轴±2m，垂直界面安装角度25±1º（辐射轴相对车辆行使方向角度），监测离去的车辆（图2）。
被监控车道数－1个车道。
2、侧装方式：
建议安装高度在1.5～1.7M。
来向测速：
测速仪安装于道路侧面，离最近车道1到4m，高度为1到2m，水平界面安装角度25±1º（水平界面，辐射轴相对车辆行使方向角度）。
监测向来的车辆（图3）。
被监控车道数－1到3个车道。
去向测速：
测速仪安装于道路侧面，离最近车道1到4m，高度为1到2m，水平界面安装角度25±1º（水平界面，辐射轴相对车辆行使方向角度）。
监测离去的车辆（图3）。
被监控车道数－1到3个车道。
前两种安装方式一般适用于固定测速抓拍系统，并现场具有龙门架、桥梁、隧道口等可以用于安装测速仪的设施。
后两种安装方式一般适用于移动测速抓拍系统。
3、安装演示
1.将安装支架固定到抱箍或杆上
2.将雷达固定到安装支架上
3.将测角仪放置于雷达顶部，通过水平仪测定角度，通过调节螺栓控制雷达安装的上下左右角度，雷达与水平面的角度为25°
四、技术指标
1.雷达发射角度
本测速仪为微波辐射仪器，采用矩阵式平板天线，天线辐射场型狭窄。
空间探测区域由辐射场型角度确定，角度参数为（辐射强度大于-3dB的空间区域）：
●水平界面，不大于5°
●垂直界面，不大于7°
2.覆盖道路的探测区域
覆盖道路的探测区域为辐射场型在道路上的投影区，覆盖道路的探测区域长度（沿着车辆移动方向）和宽度（垂直于车辆移动方向），测速仪正向安装时可以按下公式计算：
a），长度（顺着车辆行使方向）:
L=（sinß/Sin²α）×H，
公式中：
L–区域长度,
H–测速仪安装高度,
ß–测速仪垂直界面辐射角－7°，
α–测速仪相对水平面的倾斜角（垂直界面安装角度）－25°
b）宽度（垂直于车辆行使方向）:
D=（tgß/Sinα）×Н，
公式中：
D–区域长度,
H–测速仪安装高度,
ß–测速仪水平界面辐射角－7°，,
α–测速仪相对水平面的倾斜角（垂直界面安装角度）－25°
正向安装探测区域
安装高度（M）
探测区域
长度×宽度（M）
从安装垂直面致探测区域的长度（M）
4
2.7×0.8
8.6
5
3.4×1
10.7
6
4.1×1.2
12.9
7
4.7×1.4
15
8
5.4×1.6
17.2
3.测速仪工作程序
测速仪进行监控向来或离去车辆，如探测区域内出现目标时，测速仪通过连接器往外部设备输出特别的触发信号。
同时会发送电压脉冲信号。
在监控向来的车辆时，车辆进入探测区域的时刻，测速仪通过连接器输出FC触发信号，同时输出具有相同作用的电压脉冲信号。
车辆离开探测区域的时刻，测速仪通过连接器输出FA触发信号，同时脉冲电压下降。
输出FA触发信号之后，测速仪输出被测车速和车长信息。
具体格式见通讯协议。
在监控向来的车辆时，车辆离开探测区域的时刻，通过连接器连续输出FB,FD.两个触发信号。
这一时刻同时输出长度为60ms的电压脉冲。
FD触发信号之后测速仪输出被测车速和车长信息。
具体格式见通讯协议。
4.监测方向的设置
测速仪具备设置监测方向的功能。
因此，测速仪根据设置只监测一个方向的车辆：
来向的或者去向的车辆。
监测方向在设定测速仪的设置时可以设定。
5.测量速度范围
测速仪能监测车速在5～250km/h的车辆。
6.限速值
限速值的意义：
车辆速度只要比限速值高1km/h，才会在探测区域内被监测。
限速值范围：
5～250km/h，设置间隔为1km/h。
监测方向在设定测速仪的设置时可以选定（附件A）。
7.工作模式：
测速仪有3种工作模式：
-手动
-自动
-调试
在手动模式下测速仪只对第一个被监测到的车辆进行速度和长度的测定。
测定之后将速度和长度信息输出到外部设备并进入调试模式。
在自动模式下测速仪对所有被监测到的车辆进行速度和长度的测定。
每一个被监测到的车辆的速度和长度信息输出到外部设备。
在调试模式不能进行测量，只能对测速仪进行调试。
8.角度误差控制
测速仪可以对角度误差进行修正（角度误差原因是一般所有测速仪安装方式不是平行于车辆运动方向，而与该方向构成夹角）。
测速仪根据实际安装角度，设定角度校正，因为雷达提供精确的触发信号，最终角度校正、速度值、抓拍图片为同一角度的（触发位置的角度），所以角度校正比普通雷达取平均值的方式更精确。
COS误差具体修正方式见软件协议内容。
9.准确度
测速仪测速准确度为1km/h。
10.连接
与外部设备的连接和电源的供给通过多线头连接进行，包括：
-RS-232连接器，传输速率为9600bit/s（串口，3芯）,用于测速仪控制以及向外部设备输出被测车辆信息（见表1）；
-RS-485连接器，传输速率为9600bit/s（串口，3芯）,用于测速仪控制以及向外部设备输出被测车辆信息（见表1）；
-测速仪电源（2芯）;
-3V电压脉冲输出线（2芯），用于传输探测区域有车辆出现信息
-5V电压脉冲输出线（2芯），用于传输探测区域有车辆出现信息
通讯协议见附录A。
11.测速仪能适用于以下环境条件：
-环境空气温度在零下40℃~零上60℃范围内；
-25℃下相对湿度98％；
-震动200Hz,小于2g
-10ms内撞击，小于5g
12.高频辐射
-测速仪发射工作频率为24.105~24.195GHz
-测速器发射功率应不大于25mW
13.电源要求
-供电电压（直电），9～30V
-测速仪耗用电流应不大于250mA
14.测速仪构造
测速器防水防尘级别按GOST14254为IP65。
外形尺寸，mm，不大于：
宽度235高度175长度225
测速仪重量：
不大于3公斤
测速仪配套安装附件允许测速仪在横截面和垂直界面的旋转和固定。
测速仪瞄准使用专用瞄准附件。
15.测速仪可靠性
测速仪平均寿命6年
故障平均间隔时间不低于20000h
16.测速仪安全使用
人身触电伤害防护程度应符合GOST12.2.007.0的级别III的要求.
测速器所发射的高频辐射的功率通量密度应符合SanPin2.2.4/2.1.8.055的要求并在离测速器任何方向2m处应不超过10μW/cm2.
操作人员处于测速仪正向辐射轴2m内的时间不得超过15分钟。
五、系统优越性
1、测速精确，性能稳定，使用安全
2、因其发射角度小，有效的避免了相邻车道的速度干扰
3、测速周期短，反应时间快，提高系统运转性能
4、提供触发信号，且触发位置准确，便于开发高性能的系统
5、系统设计合理，安装及调试配件齐全。
6、协议公开，简单易掌握
7、计量器具具有制造厂家及品牌型号标牌，以及产品序列号
8、具有国家质量监督检验检疫总局颁发的计量器具型式批准证书，可做为测速计量器具合法使用，证书编号：
2007-L216
六、系统开发样例
七、进口计量器具型式批准证书
八、系统接线协议
标准窄波束雷达测速仪连接插头：
PC32TBconnectorpinsnumbering从连接线焊点端看接头
连接插头的针脚定义表：
ThepurposeofPC32TBconnectorpins
接线方式
接线
端子
功能
备注
电源
20,23
21
DC12V
RS-232
17
18
19
TхD（ISO）
SerialGnd（ISO）
RхD（ISO）
RS-485
3
4
5
A（ISO）
B（ISO）
PG（ISO）
在RS-485连接方式里需要将7和22短接
触发电信号
14
8
15
+3V
+5V
GND
连接插头与DB9及电源线的连接彩图示意：
对连接线的要求：
1）要求采用TwistedPair型电缆。
如下图说明该型号电缆。
2）要求电缆又细又软。
3） 要求电缆有共同的屏蔽层（shield），能承受电压300V，温度100°。
4） 建议采用STP2-S型电缆。
电缆长度限制
RS-232限定电缆长度。
长度不能超过20m。
请确认，电缆降压不会导致设备供电电压不足。
RS485接线方式注意事项：
如果接线采用RS485接线方式，请注意该传输方式的传输延时问题！
RS-232连接方式示意图
RS-485连接方式示意图
RS-232及触发电信号连接方式示意图
触发电信号+5V及+3V连接方式示意图
接线插头焊接点示意图及接线定义
接线方式
接线
端子
功能
备注
电源
20,23
21
DC12V
RS-232
17
18
19
TхD（ISO）
SerialGnd（ISO）
RхD（ISO）
RS-485
3
4
5
A（ISO）
B（ISO）
PG（ISO）
在RS-485连接方式里需要将7和22短接
触发电信号
14
8
15
+3V
+5V
GND
九、软件通讯协议
综述
1.RAPIER-2M窄波束雷达测速仪接通示意图
注：
ИС–测速仪ПК-微机
RAPIER-2M窄波束雷达测速仪（简称测速仪）通过串口通信线（nullmodemcableline，3根线）连接于外部控制设备。
使用RS232标准。
RS232控制线不用。
2.串口通信接口协议
与测速仪连接的RS232通信串口应有下列设置：
-波特率9600比特/秒
-停止位1
-数据位8
-方向控制Xon/Xoff
-奇偶校验无
3.串口通讯命令格式
使用通讯协议时应遵守以下数据格式:
-所有数据字节用HEX代码
-传输含有两个字节的数据（word）时，先发送低位字节
数据传输时以下协议有效:
微机和测速仪采用问答式通讯方式，微机为控者，测速仪为被控者
微机发送的通用格式命令
前缀–0x21
命令代码（BYTE）
16个比特的字符串（L）表示命令主体长度（BYTE）
Word1...WordL命令主体（L*2个字节）
主体长度用字符串表示。
如果主体长度为零，表示主体长度的字节不发送。
测速仪答复格式与命令的类型的有关
校验值为所有字节之合除256
4.测速仪工作模式描述
测速仪有三种工作模式：
-手持工作模式
-自动工作模式
-调试模式
在调试模式下测速仪不进行目标探测。
该模式用于调整测速仪设置。
在手动模式下测速仪首先进入等待第目标的状态，只要探测到一个目标，发送其参数（速度和长度）之后立即回到调试模式（进入该模式只能探测一个目标）。
自动模式下测速仪连续进行目标探测和结果输出。
用专用命令可以完成模式转换。
命令协议
1.命令«自检»（0x01）
序号
代码
（HEX）
单位
备注
命令
1
21
Byte
前缀
2
01
Byte
命令代码
测速仪回答
1
01
Byte
回答与命令代码相同
备注:
自检命令用于检查测速仪与计算机的连接状况
如果测速仪不给回答，测速仪连接有误
命令使用案例:
命令－0x21,0x01（被发送字节）
回答－0x01（从测速仪收到的字节）
2.命令«去零»（0x02）
序号
代码
（HEX）
单位
备注
命令
1
21
Byte
前缀
2
02
Byte
命令代码
测速仪回答
1
02
Byte
回答与命令代码相同
备注:
1.命令«去零»用于测速仪的重启。
收到该命令之后测速仪将重启动。
2.使用方式：
命令:
0x21,0x02
回答:
0x02
3.
命令«读取设置»（0x03）
序号
代码
（HEX）
单位
备注
命令
1
21
Byte
前缀
2
03
Byte
命令代码
测速仪回答
1
1000
Word
主体长度–16个字符串
2
0000
Word
第一个字节为抗干扰系数，参见210A命令
3
R
Word
测速仪工作模式
4
0000
Word
内部字节
5
0000
Word
内部字节
6
KS
Word
速度系数KS=8192/（COS（α））
7
0000
Word
内部字节
8
0000
Word
内部字节
9
0C00
Word
车头车辆密度
10
0400
Word
车头进入门槛值04*6=24
11
FDFF
Word
车头离开门槛值（FF-FD）*6=-18
12
0400
Word
车尾进入门槛值04*6=24
13
FDFF
Word
车尾离开门槛值（FF-FD）*6=-18
14
FCFF
Word
车尾信号结束门槛值（FF-FC）*6=-24
15
SB
Word
限速值
16
FEFF
Word
内部字节
17
5100
Word
内部字节
18
CS
Byte
校验值
详细解释，见下文
备注:
R字符串-«测速仪工作模式»（第三号）为比特信息段。
比特信息解释如下：
比特0：
0-测得速度值发送格式为km/h1-测得速度值发送格式为m/h
比特1：
0-设置第一个目标检测模式1-设置连续检测模式
比特2：
0-测速仪上方安装1-测速仪侧面安装
比特3：
0-开通检测相近目标1-关闭检测相近目标
比特4：
0-关闭检测同向目标1-开通检测同向目标
注：
比特4和3为10时为测双向
测速仪在正常工作状态只能检测某一方向的车辆。
不能同时检测两个方向的车辆。
KS字符串–«速度系数»（第6号）–COS系数，用于计算检测车辆的车速时COS效应的贡献。
计算公式：
KS=8192/（COS（α）），
式中α–测速仪辐射边线（虚拟的）相对运行车辆的角度，一般设22°（来向和去向统一）。
（安装角度为25度时，校正角度为22度，系数为2283）
车辆为来向行驶时，在第一个辐射线位置触发，且最终给的速度是触发边的速度，保证图片与速度的对应性，所以角度校正按第一个辐射边计算，设为22°。
车辆为去向行驶时，在第二个辐射边位置触发，且最终给的速度是触发边的速度，保证图片与速度的对应性，所以角度校正按第二个辐射边计算，设为22°。
SB字符串–«限速值»（第15号）－测速仪设置的限速值。
只有被测速度值超过限速值时，测速仪才把探测目标车的信息向外发送。
测速范围10~250km/h。
CS字节«校验值»（第18号）–所有被接受和被发送数据字节的之合（命令中的第1-2段，回答中1-17段）
内部字节信息用于保持测速仪的正常工作
4.
命令«设置写入»（0x04）
序号
代码
（HEX）
单位
备注
命令
1
21
byte
前缀
2
04
Byte
命令代码
3
1000
Word
主体长度–16个字符串
4
0000
Word
第一个字节为抗干扰系数，参见210A命令
5
R
Word
测速仪工作模式
6
0000
Word
内部字节
7
0000
Word
内部字节
8
KS
Word
速度系数KS=8192/（COS（α））
9
0000
Word
内部字节
10
0000
Word
内部字节
11
0C00
Word
车头车辆密度
12
0400
Word
车头进入门槛值04*6=24
13
FDFF
Word
车头离开门槛值（FF-FD）*6=-18
14
0400
Word
车尾进入门槛值04*6=24
15
FDFF
Word
车尾离开门槛值（FF-FD）*6=-18
16
FCFF
Word
车尾信号结束门槛值（FF-FC）*6=-24
17
SB
Word
限速值
18
FEFF
Word
内部字节
19
5100
Word
内部字节
测速仪回答
1
CS
Byte
校验值（接受字节之合–命令1-19段）
备注:
1.要求保持内部字节的值与本协议相同。
2.R字符串（第5段）,KS（第8段）,SB（第17段）的解释类似于«设置读取»命令（0x03）.
3.CS校验值为接收字节16进制之和，由雷达返回。
标准参数：
顶装/来向/限速40（用于雷达内部参数被设定错误后恢复用）
2104100000000200000000008322000000000C000400FDFF0400FDFFFCFF2800FEFF5100
将上列参数通过串口调试器直接发送给雷达，雷达会回复校验码，再发送2105，回复05，参数恢复工作即完成。
5.
«存储设置于永久存储器»命令（0x05）
序号
代码
（HEX）
单位
备注
命令
1
21
Byte
前缀
2
05
Byte
命令代码
测速仪回答
1
05
Byte
回答与命令代码相同
备注:
1.«存储设置于长期存储器»命令把当前的设置从内存转移到测速仪的永久存储器。
测速仪接通电源后会启动该设置。
2.返回05会有延迟，一定要等到他返回，再进行其他操作
6.«工作模式设置»命令（0x06）
序号
代码
（HEX）
单位
备注
命令
1
21
Byte
前缀
2
06
Byte
命令代码
3
M
Byte
工作模式
测速仪回答
1
06
Byte
回答与命令代码相同
备注:
M字节的含义–«工作模式»（第3段）设置测速仪工作模式。
解释:
M=0-手动模式
М=1-自动模式
М=2-调试模式
此命令用于在雷达参数设置时，停止雷达工作用，因为在读取或写入参数时，如果刚好有车辆经过，触发雷达，会给出触发信号，扰乱了正确的通讯信息，导致软件出错，所以在操作雷达参数时，先要停止雷达工作，再进行读取写入工作，完成
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