Un radar de velocidad , también conocido como pistola de radar , pistola de velocidad o pistola de control de velocidad , es un dispositivo que se utiliza para medir la velocidad de objetos en movimiento. La policía lo utiliza habitualmente para comprobar la velocidad de los vehículos en movimiento mientras lleva a cabo controles de tráfico , y en los deportes profesionales para medir velocidades como las de los campos de béisbol , [1] los saques de tenis y los bolos de críquet . [2]
Un radar de velocidad es una unidad de radar Doppler que puede ser portátil, montada en un vehículo o estática. Mide la velocidad de los objetos a los que apunta detectando un cambio en la frecuencia de la señal de radar devuelta causada por el efecto Doppler , por el cual la frecuencia de la señal devuelta aumenta en proporción a la velocidad de aproximación del objeto si el objeto se está acercando, y se reduce si el objeto se está alejando. [3] Estos dispositivos se utilizan con frecuencia para hacer cumplir los límites de velocidad , aunque los instrumentos de radar de velocidad LIDAR más modernos, que utilizan luz láser pulsada en lugar de radar, comenzaron a reemplazar a los radares durante la primera década del siglo XXI, debido a las limitaciones asociadas con los sistemas de radar pequeños.
El radar de velocidad fue inventado por John L. Barker Sr. y Ben Midlock, quienes desarrollaron el radar para el ejército mientras trabajaban para la Automatic Signal Company (más tarde la Automatic Signal Division de LFE Corporation) en Norwalk, Connecticut durante la Segunda Guerra Mundial . Originalmente, Grumman contactó a Automatic Signal para resolver el problema específico del daño del tren de aterrizaje terrestre en el avión anfibio Consolidated PBY Catalina . Barker y Midlock improvisaron una unidad de radar Doppler a partir de latas de café soldadas para hacer resonadores de microondas. La unidad se instaló al final de la pista en las instalaciones de Grumman en Bethpage, Nueva York , y apuntó directamente hacia arriba para medir la velocidad de descenso de los PBY que aterrizaban. Después de la guerra, Barker y Midlock probaron el radar en Merritt Parkway . [4] En 1947, el sistema fue probado por la Policía Estatal de Connecticut en Glastonbury, Connecticut , inicialmente para estudios de tráfico y emitir advertencias a los conductores por exceso de velocidad. A partir de febrero de 1949, la policía estatal comenzó a emitir multas por exceso de velocidad en función de la velocidad registrada por el dispositivo de radar. [5] En 1948, el radar también se utilizó en Garden City, Nueva York . [6]
Los radares de velocidad utilizan un radar Doppler para realizar mediciones de velocidad.
Los radares de velocidad, al igual que otros tipos de radar, constan de un transmisor y un receptor de radio . Envían una señal de radio en un haz estrecho y luego reciben la misma señal de vuelta después de que rebota en el objeto objetivo. Debido a un fenómeno llamado efecto Doppler , si el objeto se está moviendo hacia el radar o alejándose de él, la frecuencia de las ondas de radio reflejadas cuando regresan es diferente de las ondas transmitidas. Cuando el objeto se está acercando al radar, la frecuencia de las ondas de retorno es más alta que las ondas transmitidas; cuando el objeto se está alejando, la frecuencia es más baja. A partir de esa diferencia, el radar de velocidad puede calcular la velocidad del objeto en el que han rebotado las ondas. Esta velocidad se da mediante la siguiente ecuación:
donde es la velocidad de la luz , es la frecuencia emitida de las ondas de radio y es la diferencia de frecuencia entre las ondas de radio que se emiten y las que recibe el arma. Esta ecuación se cumple precisamente solo cuando las velocidades de los objetos son bajas en comparación con la de la luz, pero en situaciones cotidianas, este es el caso y la velocidad de un objeto es directamente proporcional a esta diferencia de frecuencia.
Una vez recibidas las ondas de retorno, se crea una señal con una frecuencia igual a esta diferencia mezclando la señal de radio recibida con un poco de la señal transmitida. Así como dos notas musicales diferentes tocadas juntas crean una nota rítmica con la diferencia de frecuencia entre ellas, cuando estas dos señales de radio se mezclan crean una señal "rítmica" (llamada heterodina ). Luego, un circuito eléctrico mide esta frecuencia utilizando un contador digital para contar el número de ciclos en un período de tiempo fijo y muestra el número en una pantalla digital como la velocidad del objeto.
Dado que este tipo de medidor de velocidad mide la diferencia de velocidad entre un objetivo y el propio medidor, el medidor debe estar inmóvil para que la lectura sea correcta. Si se realiza una medición desde un automóvil en movimiento, se obtendrá la diferencia de velocidad entre los dos vehículos, no la velocidad del objetivo en relación con la carretera, por lo que se ha diseñado un sistema diferente para que funcione desde vehículos en movimiento.
En el llamado "radar móvil", la antena del radar recibe señales reflejadas tanto del vehículo objetivo como de objetos fijos de fondo, como la superficie de la carretera, señales de tráfico cercanas, guardarraíles y postes de alumbrado público. En lugar de comparar la frecuencia de la señal reflejada del objetivo con la señal transmitida, compara la señal del objetivo con esta señal de fondo. La diferencia de frecuencia entre estas dos señales proporciona la velocidad real del vehículo objetivo.
Los radares de velocidad modernos normalmente funcionan en las bandas X , K , K a y (en Europa) K u .
Los radares que funcionan en la banda X (8 a 12 GHz) son cada vez menos comunes porque producen un haz potente y fácilmente detectable. Además, la mayoría de las puertas automáticas utilizan ondas de radio en la banda X y pueden afectar las lecturas del radar policial. Como resultado, las bandas K (18 a 27 GHz) y Ka (27 a 40 GHz) son las más utilizadas por los organismos policiales.
Algunos automovilistas instalan detectores de radar que pueden alertarlos de la presencia de un control de velocidad más adelante, y las señales de microondas del radar también pueden cambiar la calidad de recepción de las señales de radio AM y FM cuando se sintoniza una estación débil. Por estas razones, el radar portátil generalmente incluye un disparador de encendido y apagado y el radar solo se enciende cuando el operador está a punto de realizar una medición. Los detectores de radar son ilegales en algunas áreas. [7] [8]
El radar de tráfico se presenta en muchos modelos. Las unidades portátiles funcionan principalmente con baterías y, en su mayoría, se utilizan como herramientas fijas para controlar la velocidad. El radar fijo se puede montar en vehículos policiales y puede tener una o dos antenas. El radar móvil se utiliza, como su nombre lo indica, cuando un vehículo policial está en movimiento y puede ser muy sofisticado, capaz de rastrear vehículos que se acercan y se alejan, tanto por delante como por detrás del vehículo de patrulla, y también puede rastrear varios objetivos a la vez. También puede rastrear el vehículo más rápido en el haz de radar seleccionado, delantero o trasero.
Sin embargo, el uso de los radares de control de velocidad tiene varias limitaciones. Por ejemplo, se requiere capacitación y certificación del usuario para que un operador de radar pueda usar el equipo de manera efectiva, [9] y se requiere que los aprendices calculen visualmente de manera consistente la velocidad del vehículo dentro de +/- 2 mph de la velocidad objetivo real; por ejemplo, si la velocidad real del objetivo es de 30 mph, entonces el operador debe poder estimar visualmente de manera consistente la velocidad objetivo entre 28 y 32 mph. El radar de control de tráfico estacionario debe ocupar una ubicación por encima o al costado de la carretera, por lo que el usuario debe comprender trigonometría para estimar con precisión la velocidad del vehículo a medida que cambia la dirección mientras un solo vehículo se mueve dentro del campo de visión. Por lo tanto, la velocidad real del vehículo y la medición del radar rara vez son iguales debido a [10] lo que se conoce como el efecto coseno ; sin embargo, para todos los fines prácticos, esta diferencia entre la velocidad real y la velocidad medida es intrascendente, siendo generalmente una diferencia de menos de 1 mph, ya que la policía está capacitada para posicionar el radar para minimizar esta inexactitud y, cuando está presente, el error siempre está a favor del conductor que informa una velocidad menor que la real.
Además, la ubicación del radar también puede ser importante para evitar grandes superficies reflectantes cerca del radar. Dichas superficies reflectantes pueden crear un escenario de trayectoria múltiple donde el haz del radar puede reflejarse en el objetivo reflectante no deseado y encontrar otro objetivo y regresar, lo que provoca una lectura que puede confundirse con el tráfico que se está monitoreando. [ cita requerida ] Sin embargo, MythBusters hizo un episodio sobre cómo intentar hacer que el arma tenga lecturas incorrectas cambiando la superficie del objeto que pasa y no encontró ningún efecto significativo. [11] [12]
Los radares de velocidad no diferencian entre los objetivos en el tráfico, y la capacitación adecuada del operador es esencial para una aplicación precisa de los límites de velocidad. Esta incapacidad para diferenciar entre los objetivos en el campo de visión del radar es la razón principal por la que se requiere que el operador calcule visualmente de manera consistente y precisa las velocidades de los objetivos con una precisión de +/- 2 mph, de modo que, por ejemplo, si hay siete objetivos en el campo de visión del radar y el operador puede estimar visualmente la velocidad de seis de esos objetivos en aproximadamente 40 mph y estimar visualmente la velocidad de uno de esos objetivos en aproximadamente 55 mph y la unidad de radar muestra una lectura de 56 mph, queda claro qué velocidad del objetivo está midiendo la unidad.
En el funcionamiento del radar en movimiento, se produce otra limitación potencial cuando la velocidad de patrulla del radar se fija en otros objetivos en movimiento en lugar de en la velocidad real sobre el terreno. Esto puede ocurrir si la posición del radar está demasiado cerca de un objetivo reflectante más grande, como un remolque de tractor. Para ayudar a aliviar esto, el uso de entradas de velocidad secundarias del bus CAN del vehículo, la señal VSS o el uso de una velocidad medida por GPS pueden ayudar a reducir los errores al proporcionar una velocidad secundaria con la que comparar la velocidad medida.
La principal limitación de los dispositivos de radar portátiles y móviles es el tamaño. Un diámetro de antena inferior a varios pies limita la direccionalidad, que solo se puede compensar en parte aumentando la frecuencia de la onda. Las limitaciones de tamaño pueden hacer que los dispositivos de radar portátiles y móviles produzcan mediciones de múltiples objetos dentro del campo de visión del usuario.
La antena de algunos de los dispositivos portátiles más comunes tiene solo 2 pulgadas (5,1 cm) de diámetro. El haz de energía producido por una antena de este tamaño que utiliza frecuencias de banda X ocupa un cono que se extiende unos 22 grados alrededor de la línea de visión, 44 grados de ancho total. Este haz se llama lóbulo principal . También hay un lóbulo lateral que se extiende de 22 a 66 grados desde la línea de visión, y otros lóbulos también, pero los lóbulos laterales son aproximadamente 20 veces (13 dB ) menos sensibles que el lóbulo principal, aunque detectarán objetos en movimiento cercanos. El campo de visión principal tiene aproximadamente 130 grados de ancho. La banda K reduce este campo de visión a aproximadamente 65 grados al aumentar la frecuencia de la onda. La banda Ka lo reduce aún más a aproximadamente 40 grados. Las detecciones de lóbulos laterales se pueden eliminar mediante la supresión de lóbulos laterales , que estrecha el campo de visión, pero las antenas adicionales y los circuitos complejos imponen restricciones de tamaño y precio que limitan esta opción a aplicaciones para el ejército, el control del tráfico aéreo y las agencias meteorológicas. El radar meteorológico móvil se monta en camiones semirremolque para estrechar el haz.
Una segunda limitación de los dispositivos portátiles es que tienen que utilizar un radar de onda continua para que sean lo suficientemente ligeros como para ser móviles. Las mediciones de velocidad sólo son fiables cuando se conoce la distancia a la que se ha registrado una medición específica. Las mediciones de distancia requieren un funcionamiento por pulsos o cámaras cuando hay más de un objeto en movimiento dentro del campo de visión. El radar de onda continua puede apuntar directamente a un vehículo a 100 yardas de distancia, pero produce una medición de velocidad de un segundo vehículo a 1 milla de distancia cuando se apunta hacia una carretera recta. Una vez más, se recurre al requisito de formación y certificación para una estimación visual consistente y precisa, de modo que los operadores puedan estar seguros de qué velocidad del objeto ha medido el dispositivo sin información de la distancia, que no está disponible con el radar de onda continua.
Algunos dispositivos sofisticados pueden producir diferentes mediciones de velocidad de múltiples objetos dentro del campo de visión. Esto se utiliza para permitir que la pistola de velocidad se utilice desde un vehículo en movimiento, donde se debe apuntar simultáneamente a un objeto en movimiento y a uno estacionario, y algunas de las unidades más sofisticadas son capaces de mostrar hasta cuatro velocidades de objetivo independientes mientras funcionan en modo de movimiento, lo que enfatiza una vez más la importancia de la capacidad de los operadores para estimar visualmente la velocidad de manera consistente y precisa.
El entorno y la localidad en la que se realiza la medición también pueden influir. Por ejemplo, si se utiliza un radar portátil para explorar el tráfico en una carretera vacía mientras se está a la sombra de un árbol grande, se corre el riesgo de detectar el movimiento de las hojas y las ramas si el viento sopla con fuerza (detección de lóbulos laterales). Es posible que haya un avión que sobrevuele sin que se lo note, en particular si hay un aeropuerto cerca, lo que vuelve a poner de relieve la importancia de una formación adecuada para el operador.
Las limitaciones de los radares convencionales se pueden corregir con una cámara apuntada a lo largo de la línea de visión.
Las cámaras están asociadas a máquinas expendedoras de billetes (conocidas en el Reino Unido como cámaras de velocidad ) en las que se utiliza un radar para activar una cámara. El umbral de velocidad del radar se establece en la velocidad máxima legal del vehículo o por encima de ella. El radar activa la cámara para que tome varias fotografías cuando un objeto cercano supera esta velocidad. Se necesitan dos fotografías para determinar la velocidad del vehículo utilizando las marcas de la topografía de la carretera. Esto puede ser fiable para el tráfico en entornos urbanos cuando hay varios objetos en movimiento dentro del campo de visión. Sin embargo, es la cámara y su información de sincronización, en este caso, la que determina la velocidad de un vehículo individual, y la pistola de radar simplemente alerta a la cámara para que comience a grabar.
Los dispositivos láser, como un radar LIDAR , son capaces de producir mediciones de velocidad y alcance fiables en entornos de tráfico urbano y suburbano típicos sin la limitación de la inspección del sitio y las cámaras. Esto es fiable en el tráfico urbano porque el LIDAR tiene una direccionalidad similar a la de un arma de fuego típica porque el haz tiene una forma más parecida a la de un lápiz que produce mediciones solo a partir del objeto al que se ha apuntado.
{{cite web}}: Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )Una versión de este artículo aparece impresa en la página 17 de la revista Sunday Magazine con el titular: ¿Quién hizo eso? (Radar de tráfico).
GLASTONBURY, CONN., 5 de febrero
GARDEN CITY, LI, 8 de febrero .
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