Радар

Радар ДПС

Общий принцип работы радара – излучить импульс энергии (электромагнитной волны), дождаться прихода отраженного сигнала и обработать его, выудив нужную информацию.
Отраженный сигнал может нам дать информацию о местоположении объекта т.е. его азимут, высоту, дальность, а так же его скорость и направление движения.
Задачи радара ДПС значительно уже – объект находится в прямой видимости, направление движения известно. Остается только вычислить его скорость.

В то же время методы работы с ним определяют некоторые особенности:
Радар должен быть лёгким и компактным, чтоб оператор мог им пользоваться держа в его руке.
Радар должен иметь встроенные источники питания, экономно потреблять энергию.
Радар должен быть безопасным в применении, т.е излучаемая мощность должна быть предельно минимальна.

Из радиофизики известно, что физические размеры передающих и приемных антенн соизмеряются с длинами волн. Значит радар должен работать на очень коротких волнах (больших частотах), чтоб его антенное устройство, вместе передатчиком, приемником, решающим и отображающим устройством помещалось в руке.
Кроме того, более короткие волны позволяют повысить точность измерений. Действительно – при частоте 100кГц длина волны будет 3км. Это всё равно, как если б метровой рейкой пытаться определить толщину волоса.
Ещё одно ограничение накладывается малыми расстояниями, на которых приходится работать.
Большинство радиолокаторов, применяемых в авиации, на флоте вычисляют расстояние до цели, пересчитывая его из времени запаздывания отраженного сигнала от излученного. Затем несколько замеров расстояния можно пересчитать в скорость.
Передатчики таких РЛС посылают короткий и мощный импульс (длительность 1 микросекунда, мощность 600-1000 кВт ), при скорости распространения 300000км\сек он долетит до цели на расстоянии 27км за 90 микросекунд, и ещё столько же ему потребуется, чтоб вернуться назад. Итого – 180 микросекунд соответствуют 27 километрам.

Радару ДПС не нужны такие дикие мощности, но именно короткие дистанции не дают возможности построить радар по вышеприведенной схеме.
Ведь если импульс даже всего 1мкС, это значит, что его длина в пространстве – 300 метров! То есть первые гребни электромагнитной волны достигнут цели на расстоянии 140 метров, отразятся он неё, вернутся в антенну, а там ещё последние (и очень мощные!) гребни того же самого импульса. Измерить такое маленькое расстояние таким методом не удастся. Более того, приемные цепи таких радаров отключаются на короткое время сразу после излучения передающего импульса, чтоб самим не сгореть! Генерировать импульсы радиодиапазона короче 1 микросекунды очень проблематично, так как же тогда измерять короткие расстояния и скорости на малой дистанции?

Физику процесса, положенного в основу построения радара описал австрийский ученый Кристиан Доплер (Christian Doppler) ещё в 1842 году.
Устройства, использующие в свой работе Эффект Доплера, позволяют измерять скорость предметов на расстоянии от нескольких метров до сотен и тысяч световых лет.
Радары ДПС работают на частотах:
10,500 - 10,550 ГГц (Х-диапазон),
24,050 - 24,250 ГГц (К-диапазон),
33,400 - 36,000 ГГц (Ка - широкий диапазон)
что соответствует длинам волн 28, 12 и 9 сантиметров соответственно.
На таких высоких частотах резонансные цепи уже не катушки и конденсаторы, как в приемниках радиовещательного диапазона, а отрезки волноводов (трубки круглого или прямоугольного сечения).
Первое условие – небольшие размеры – уже легко выполняются. Даже на самой низкой частоте четверть длины волны всего 7 см, а волновод, длиной четверть волны, закороченный (впаяна перегородка) с одного конца является эквивалентом настроеного параллельного колебательного контура.
Как и любой другой радиолокатор, радар ДПС состоит из приемника и передатчика.
В качестве передатчика чаще всего используется генератор на диоде Ганна.
Таким образом выполняются ещё два условия – небольшая (минимально достаточная) мощность излучения и низкое энергопотребление.
Приемная часть состоит из смесителя, усилителя, блока обработки (вычислителя) и отображающего устройства.
Обратите внимание, в самом радаре нет никаких “супергетеродинов”, принятый отраженный сигал сразу же смешивается с эталонным, выделяется разностная частота (которая и есть функция скорости, “доплеровская частота”), затем она усиливается и обрабатывается. На выходное устройство выводится измеренная скорость.
Передатчики радара ДПС могут излучать длинные посылки, короткие импульсы, короткие импульсы в определённой последовательности, но, поскольку они все излучают, значит все могут быть перехвачены (запеленгованы), нужно только соответствующее устройство – радар-детектор.
С другой стороны – методы работы с радаром могут свести к нулю все ухищрения производителей радар-детекторов и недисциплинированых водителей. Действительно, если «молчащий» до поры ПР вдруг «выстрелит» прямо в нарушителя, раздавшийся из предупреждающего устройства сигнал уже не спасёт от штрафа.
Кроме носимых, существуют и стационарные радары. Их сигналы уверенно определяются всеми радар-детекторами, но не всегда это требуется. Если в России, где разрешено пользование радар-детекторов, местоположение стационарных радаров всячески шифруется (официально не объявляется), то например в Литве (где пользование радар-детекторами запрещено) на сайте дорожной полиции обозначены все стационарные посты, их координаты постоянно обновляются в картах навигаторов, а на дорогах перед ними (метров за 200-300) стоят специальные предупреждающие знаки.
Иногда для острастки торопливых стационарно ставятся у дорог имитаторы радаров. Это простейшие устройства, генераторы сигналов диапазона радара. Простейшие потому, что нет в них сложной системы определения скорости, их задача – заставить сработать радар-детектор и хоть на короткое время остудить пыл «гонщика». Три-четыре таких шумелки подряд притупят бдительность, а пятым может оказаться реальный.
Кроме радаров, работающих в диапазонах радиоволн, в настоящее время всё чаще используются лазерные измерители скорости, т.н. ЛИДАР’ы (от английского - LIght Distance And Ranging).
Эти приборы излучают сфокусированный луч инфракрасного диапазона (ах это модное слово «нано», длина волны – нанометры, длительность импульса -наносекунды) короткими импульсами и измеряют расстояние, как «большие» радары, по разнице времени между переданным и принятым импульсом. Несколько измерений расстояния подряд дают возможность вычислить скорость.
Работа ЛИДАРа пеленгуется ещё проще, чем ПР радиоволнового диапазона, приемники обнаружения не сложнее тех, что стоят во всех телевизорах для приёма сигналов пультов дистанционного управления и встраиваются теперь почти во все радар-детекторы.
Но смысла определять работу полицейского ЛИДАРА нет никакого. Если ваш прибор просигнализировал – значит ваша скорость уже измерена, или вы просто проехали мимо автоматических дверей супермаркета или бензозаправки.

В некоторых странах на дорогах с интенсивным движением с нарушителями скоростного режима борются ещё проще – современная техника позволяет фиксировать все автомобили при въезде на трассу и выезде с неё. «Чемпионы», проскочившие мерный участок быстрее положенного времени получают по почте уведомление о необходимости заплатить штраф.

Наиболее распространенные модели радаров российской ДПС

РАДИС, производства компании Симикон, Санкт-Петербург.
Рабочая частота 24.15 + 0,1 ГГц (К-диапазон)
Дальность измерений , не менее 300, 500, 800 м (три уровня)
Диапазон измеряемых скоростей 10 - 300 км/час
Время измерения скорости < 0.3 сек

Искра-1, производства компании Симикон, Санкт-Петербург.
Рабочая частота 24.15 + 0,1 ГГц (К-диапазон)
Дальность измерений , не менее 300, 500, 800 м (три уровня)
Диапазон измеряемых скоростей 30 - 210 км/час
Время измерения скорости 0.3 - 1.0 сек

Сокол-1,2,3, М,С-М, производства компании ОЛЬВИЯ, Санкт-Петербург
Рабочая частота 10,525 ГГц + 25 мГц (X-диапазон)
Дальность измерений , не менее 200-600 м
Диапазон измеряемых скоростей 20 - 250 км/час
Время измерения скорости 0.4 сек

Беркут, производства компании ОЛЬВИЯ, Санкт-Петербург
Рабочая частота 24,15 ГГц + 100 мГц (K-диапазон)
Дальность измерений , не менее 200-800 м (3 режима)
Диапазон измеряемых скоростей 20 - 250 км/час
Время измерения скорости 0.3 сек, в периоде 1 сек

ЛИСД-2М, производства Красногорского завода им. С.А. Зверева
Рабочая частота L-диапазон
Дальность измерений - до 800 м
Диапазон измеряемых скоростей 0 - 250 км/час
Время измерения скорости 0.45 сек

стационарные (встраиваемые) радары

Рапира - производства компании ОЛЬВИЯ, Санкт-Петербург
Рабочая частота 24,15±0,1 ГГц (К-диапазон)
Диапазон измеряемых скоростей 20-250 км/ч

Крис-с производства компании Симикон, Санкт-Петербург.
Рабочая частота 24,15±0,1 ГГц (К-диапазон)
Диапазон измеряемых скоростей 20-250 км/ч

Материал подготовлен при участии Бориса Салостей