雷达技术在城市管理中的应用

在我国的城市管理中, 雷达技术的应用非常广泛。雷达是一种利用电磁波探测目标的电子设备。通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波, 由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率 (径向速度) 、方位、高度等信息。雷达具有其它监控设备所不具有的优点, 能时刻探测远距离的目标, 且不受云、雾和雨的影响, 并具有一定的穿透能力, 是一种全天候、全天时的探测设备。

雷达虽然一开始是应用于军事方面, 但随着技术的不断完善, 现在也已经广泛应用于各种社会经济发展和城市管理活动当中, 成为了人们时常生活的好帮手, 大到军事指挥的机载雷达, 小到汽车的防撞装置, 我们都可以随处看到雷达技术的应用。而本文主要介绍雷达技术在城市管理中的运用。

1 雷达在天气预报中的作用

我国是一个自然灾害频发的国家, 气象条件复杂、并带有很强的突发性。如东部沿海地区的台风、北方地区的雨雪天气和沙城暴, 都给我国人民带来了严重的生命财产损失。而天气雷达则是监测预警突发灾害性天气最有效的手段。近年来我国天气雷达监测网的建设得到了长足的发展, 在灾害性天气监测和预警方面已经发挥了重要作用取得了明显的社会经济和生态效益。

天气雷达主要是通过间歇性地向空中发射电磁波脉冲然后, 接收被气象目标散射回来的电磁回波, 探测400多千米半径范围内气象目标的空间位置和特性。在灾害性天气尤其是突发性的中小尺度灾害性天气的监测预警中发挥着重要的作用。我国自从20世纪90年代开始使用多普勒天气雷达以来, 由于国际天气雷达技术发展的新趋势和国家需求的增长, 我国确定了发展新一代多普勒天气雷达作为气象监测主导方向的思路, 并制定了相应的多普勒天气雷达功能规格和标准。我国多普勒天气雷达采用全相参技术, 在测定云和降水回波强度的同时, 还可以有效获取大气风场和湍流等信息。多普勒天气雷达是目前研究云和降水物理学、云动力学, 监测分析和预警中尺度灾害性天气最有效的工具之一。

常规的模拟天气雷达和数字化天气雷达只能探测气象目标的位置和强度, 而由于缺乏气象目标的运动信息很难满足天气预报的需要。多普勒天气雷达则在探测气象目标的位置和强度、够探测这些目标中降水粒子的径向运动速度和速度谱宽等方面较常规雷达先进很多, 可以得到大气风场和湍流等信息, 并能监测下击暴流、龙卷风、热带风暴等突发性、变化性强的灾害性天气, 是气象保障必不可少的装备。

2 雷达在城市交通中的作用

2.1 雷达在车辆测速中的应用

在我国城市交通中, 超速是造成交通事故的主要原因, 而测速雷达则是遏制汽车超速行驶的有效方式。测速雷达是利用多普勒效应原理来测定车辆速度的雷达, 可以安装在汽车上, 也可以固定在公路边上或手持工作。测速雷达的使用不仅使车速的测量更加准确, 而且便于驾驶员和交通管理人员实时掌握和控制车速。

汽车雷达测速系统一般由测速、拍摄和图像数据处理三部分组成。测速部分基本上是由多普勒雷达构成, 拍摄部分则采用高速相机并配以光补偿装置, 图像数据处理有相应配套软件完成。雷达测速系统的工作原理可以具体表述为:雷达发射一个固定频率的脉冲波, 当脉冲波接触到活动目标时, 回波的频率与发射波的频率将出现频率差, 称为多普勒频率, 而根据频率差和车辆通过雷达监测范围的时间, 可以计算出汽车的准确速度。如果车辆超速行驶, 将触发相机拍照得到清晰的图片, 经过图像数据处理, 把相应的信息如超速路段, 限定速度值、目标车速、超速百分比等各种信息合成到图片中, 作为对驾驶员超速处罚的依据。从而有效抑制司机的超速行为。

2.2 汽车防撞雷达和侧视雷达

超声波防撞雷达是一种常见利用超声波测距的汽车雷达系统。其基本原理是经脉冲调制信号调制并放大处理后的超声波通过超声喇叭向外辐射, 在碰到其它汽车、行人或障碍物反射回来。回波被超声波拾音器接收, 经放大、检波、再放大后送到信号处理器, 与脉冲调制信号进行比较, 计算出脉冲延时所对应的距离, 并送到距离显示器、声光告警装置和紧急制动系统, 当该距离达到预置的减速或刹车距离时, 执行机构自动控制汽车减速或刹车。

当汽车在行驶时, 驾驶员单独利用侧视和后视反射镜观察侧面和后面的车况是无法全方位的观察到汽车周围的具体情况。由于反射镜和车身的限制, 驾驶员的视角存在着一定的“盲区”。现在利用汽车侧视雷达可以有效的解决这一问题。它是一种安装在汽车侧面的雷达系统, 其探测范围是行驶车辆邻近车道的整个宽度, 当驾驶员的“盲区”内出现车辆和其它物件时, 立即发出警示信息。侧视雷达系统是对常规汽车侧视和后视反射镜的有效补充, 很大程度上提高了行车的安全性和行驶的有序性, 避免了驾驶员由于视角的限制, 导致交通意外的发生。

3 雷达在城市管道监测中的作用

在城市建设过程中, 特别是老城区的改造过程中, 大量的给排水、供气管道布置在地下, 随着城市的发展和变迁, 很多管道的位置信息资料遗失, 还有一些私人搭建的管道, 这都给城市建设带来不小的麻烦。因此, 在施工建设之前有必要对施工地点进行地下管道的探测。目前, 地下管道探测工作主要使用的就是管道探测仪和地质雷达, 其中地质雷达技术成为一种越来越广泛使用的方法。

地质雷达法的工作原理是利用无载波高速脉冲作为探测地下目标的信号源, 并根据探测目标的实际要求设定脉冲参数。用宽带天线将高速脉冲换成脉冲电磁波进行辐射, 一部分经由发射天线直接到达接收天线形成直达波, 作为低下目标深度的参考依据;一部分进入地下传播, 当遇到地下目标或不同媒质界面时产生反射, 反射的电磁波经地表到接收天线形成反射波, 反射波相对地表反射的直达波出现的时间是电磁波从地表到目标再从目标到地表传播所需的时间。通过比对研究反射波所带的地下目标和地下媒质的性质信息, 可以确定低下目标的性质和位置的综合信息。

摘要：在我国城市建设和城市管理中, 雷达技术的应用非常广泛, 而且具有非常广阔的发展空间。本文从雷达技术在气象监测、交通应用和城市管道探测应用方面详细介绍了雷达技术在城市管理中的应用。

关键词：雷达,多普勒,应用

参考文献

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