Nguyên tắc hoạt động của máy dò ra-đa

Và để tránh bị rắc rối, các tay lái cừ khôi luôn có những thiết bị điện tử chuyên ngành giúp sức. Kể từ khi được giới thiệu vào năm 1970, các máy dò ra-đa đã trở thành một phụ kiện cần phải có.

Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu tác dụng cũng như nguyên lý hoạt động của hệ thống dò ra-đa. Bên cạnh đó, chúng ta cũng xem xét các kiểu súng bắn tốc độ tiên tiến và nghiên cứu đội ngũ cảnh sát đang làm gì để chiến đấu với công nghệ này.

XR-1050 cảnh báo bạn khi phát hiện ra-đa hay lidar cảnh sát

Các khái niệm cơ bản

Cấu tạo

Để hiểu máy dò ra-đa hoạt động như thế nào, trước hết, bạn cần phải biết chúng đang phát hiện cái gì. Nguyên tắc đo lường tốc độ xe bằng ra-đa vô cùng đơn giản. Một súng bắn tốc độ cơ bản chỉ là hệ thống bao gồm cả máy thu và máy phát vô tuyến. Máy phát vô tuyến là thiết bị dao động dòng điện, do đó điện áp sẽ tăng giảm với tần số nhất định. Dòng điện này tạo ra năng lượng điện từ và khi dòng điện dao động, năng lượng này di chuyển trong không khi như sóng điện từ. Một máy phát cũng có một bộ khuếch đại làm tăng cường độ năng lương điện từ và một ăng-ten phát nó vào không khí.

Máy bắn tốc độ ra-đa thông thường

Một máy thu điện từ chỉ là sự đảo ngược của máy phát: nó thu sóng điện từ với một ăng-ten và chuyển đổi chúng thành dòng điện. Tại trung tâm của nó, radio chỉ là sự truyền của sóng điện từ trong không gian.

Tác dụng

Ra-đa là việc sử dụng sóng vô tuyến để phát hiện và theo dõi các đối tượng khác nhau. Chức năng đơn giản nhất của ra đa là nói cho bạn biết đối tượng đó đang cách bao xa. Để làm điều này, thiết bị ra đa phát ra một sóng vô tuyến tập trung và bắt lại tín hiệu phản hồi. Nếu có đối tượng trên đường đi của sóng vô tuyến, nó sẽ phản xạ một phần năng lượng điện từ và sóng vô tuyến sẽ bị trả về thiết bị ra đa. Sóng vô tuyến di chuyển trong không khí với vận tốc không đổi bằng vận tốc ánh sáng. Vì vậy thiết bị ra đa có thể tính toán khoảng cách đến đối tượng dựa trên khoảng thời gian tín hiệu vô tuyến quay trở lại.

Nguyên lý hoạt động

Ra-đa cũng có thể được sử dụng để đo tốc độ của một đối tượng dựa vào hiệu ứng Đốp-le. Giống như sóng âm, sóng vô tuyến có một tần số nhất định. Khi súng ra-đa và xe đều đứng yên, sóng phản hồi sẽ có tần số bằng với tần số của nguồn âm. Mỗi phần của tín hiệu phát ra được phản hồi ngay khi nó gặp chiếc xe.

Nhưng khi chiếc xe di chuyển, mỗi phần của tín hiệu vô tuyến sẽ được phản ánh tại các điểm khác nhau trong không gian làm thay đổi dạng sóng. Khi chiếc xe di chuyển ra xa khẩu súng ra-đa, phần thứ hai của tín hiệu phải đi một đoạn đường dài hơn để gặp chiếc xe so với phần đầu tiên của tín hiệu, điều này có tác dụng làm giảm tần số.

Nếu chiếc xe di chuyển lại gần khẩu súng ra-đa, phần thứ hai của sóng sẽ di chuyển trên đoạn đường ngắn hơn trước khi bị bật lại. Kết quả là khiến tăng tần số.

Dựa trên mức độ thay đổi tần số, một súng ra-đa có thể tính toán vận tốc của một chiếc ô tô. Nếu súng ra-đa được sử dụng trong một chiếc xe ô tô cảnh sát đang di chuyển, chuyển động riêng của nó cũng phải được coi là một yếu tố đầu vào để tính toán vận tốc đối tượng. Ví dụ, nếu xe cảnh sát đang đi với vận tốc 80km/h và súng bắn tốc độ phát hiệu mục tiêu đang di chuyển ra xa với vận tốc 32km/h thì mục tiêu đang thực sự chuyển động với vận tốc 112km/h. Nếu thiết bị phát hiệu mục tiêu không di chuyển ra xa hay lại gần xe cảnh sát thì mục tiêu đang chạy với vận tốc chính xác 80 km/h.

Các nhân viên cảnh sát đã sử dụng phương pháp này trong hơn 50 năm. Gần đây, nhiều sở cảnh sát đã thêm vào các dạng mới của máy dò tốc độ sử dụng ánh sáng thay vì sóng vô tuyến. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các thiết bị tiên tiến này hoạt động như thế nào.

Ra đa phát ra tia la-ze

Ở phần trước, chúng ta đã xem xét các khẩu súng ra-đa thông thường được cảnh sát sử dụng từ những năm 1950. Ngày nay, loại súng bắn tốc độ sử dụng la-ze được ưa chuộng hơn so với kiểu truyền thống. Yếu tố cơ bản trong súng bắn tốc độ la-ze – thường được gọi là súng lidar (để phát hiện ánh sáng và đo lường khoảnh cách) được tập trung vào ánh sáng.

Hệ thống lidar

Súng lidar đo thời gian cần thiết để một xung sóng hồng ngoại tiếp cận chiếc xe, phản xạ và quay trở lại điểm xuất phát. Bằng cách nhân thời gian này với tốc độ ánh sáng, hệ thống lidar xác định được đối tượng cách bao xa. Không giống như thiết bị ra đa cảnh sát thông thường, lidar không đo lường sự thay đổi trong tần số sóng. Thay vào đó, nó gửi các xung la-ze hồng ngoại trong một khoảng thời gian ngắn để thu thập các khoảng cách khác nhau.

Bằng cách so sánh các mẫu khoảng cách khác nhau, hệ thống có thể tính toán chiếc chiếc xe đang di chuyển với vận tốc bao nhiêu. Thiết bị này có thể lấy hàng trăm mẫu trong vòng chưa đến một giây vì vậy chúng là cực kỳ chính xác.

Kết hợp với camera

Cảnh sát có thể sử dụng các hệ thống lidar cầm tay, giống như súng ra-đa thông thường, nhưng trong nhiều lĩnh vực, hệ thống lidar là hoàn toàn tự động.

Súng này phát ra một chùm tia laze ở góc đường và đo tốc độ của bất cứ chiếc xe nào đi qua (hệ thống thực hiện một điều chỉnh toán học để tính toán góc nhìn).

Máy dò BEL 975R Vector Remote có thể thiết lập lại để phù hợp với công nghệ của cảnh sát

Khi một chiếc xe chạy quá tốc độ bị phát hiện, hệ thống kích hoạt một máy ảnh nhỏ ghi lại hình ảnh biển số xe và gương mặt lái xe. Vì hệ thống tự động đã thu thập tất cả bằng chứng cảnh sát cần, nên văn phòng trung tâm chỉ đơn giản phát hành phiếu phạt và gửi nó cho các tay lái vi phạm qua thư.

Trong những phần tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu các thiết bị dò giúp lái xe trốn tránh ra đa và các bẫy tốc độ lidar. Chúng ta cũng sẽ tìm ra việc cảnh sát có thể làm để nhận biết người sử dụng máy dò ra đa.

Nhận tín hiệu

Trong các phần trước, chúng ta đã thấy phương pháp cảnh sát sử dụng ra-đa truyền thống cũng như công nghệ la-ze mới để bắt các tay lái vi phạm tốc độ. Ra-đa thông thường là tương đối dễ bị phát hiện. Máy dò ra đa đơn giản chỉ là một máy thu sóng vô tuyến – giống như máy radio bạn sử dụng để bắt FM và AM.

Không khí có đầy các tín hiệu vô tuyến – được sử dụng cho tất cả mọi thứ từ các chương trình phát sóng vô tuyến cho đến tín hiệu mở cửa ga-ra, và đối với một máy thu hữu ích, nó phải nhận được tín hiệu ở dải tần số nhất định. Máy thu trong một chiếc radio được thiết kế để nhận được các tín hiệu trong dải tần số AM và FM trong khi máy thu trong một máy dò ra-đa được điều chỉnh đến dải tần số được sử dụng bởi súng ra-đa cảnh sát và những tay lái quá tốc độ ở khắp mọi nơi phải đầu tư vào thiết bị phát hiện mới.

Một máy dò ra đa cơ bản sẽ không giúp bạn qua mặt được nhân viên cảnh sát lái xe phía sau và bật súng ra đa. Các máy dò sẽ cảnh báo bạn nhưng vào thời điểm đó, cảnh sát đã có đủ thông tin mà họ cần. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, các máy dò nhận được tín hiệu trước khi xe chạy quá tốc độ bị theo dõi. Cảnh sát thường bật súng ra-đa trong một thời gian dài thay vì kích hoạt chúng sau khi theo dõi một chiếc xe.

Súng ra đa có môt ăng-ten hình đĩa hoặc hình nón tập trung tín hiệu radio nhưng sóng điện từ lan ra nhanh chóng trong một diện tích rộng. Súng ra-đa được cấu hình sao cho nó chỉ kiểm soát tốc độ của một mục tiêu cụ thể chứ không phải mọi thứ trong vùng lân cận. Rất có thể một máy dò sẽ nhận được tín hiệu vô tuyến trước khi súng ra-đa phát hiện chiếc xe.

Tất nhiên, với dạng máy dò này, bạn phải dựa chủ yếu vào may mắn. Nếu nhân viên cảnh sát quyết định chọn bạn là mục tiêu thì chắc chắn bạn bị bắt. Các máy dò hiện đại cung cấp khả năng bảo vệ tốt hơn cho các lái xe và chúng ta sẽ thấy trong phần tiếp theo.

Các tín hiệu gây nhiễu

Ở phần trước, chúng ta đã xem xét máy dò ra đa thông thường, có thể nhận được tín hiệu từ cảnh sát bằng một máy thu vô tuyến đơn giản. Loại máy dò này chỉ là một thiết bị hoàn toàn thụ động: nó đơn giản là nhận ra sự hiện diện của ra đa. Nhiều máy dò tinh vi hơn thực sự đóng một vai trò quan trọng trong việc né tránh cảnh sát. Ngoài chức năng cơ bản, những thiết bị này còn có máy phát vô tuyến riêng có thể phát ra tín hiệu gây nhiễu. Về cơ bản, tín hiệu lặp lại tín hiệu ban đầu từ súng ra-đa cảnh sát nhưng trộn với tiếng ồn vô tuyến bổ sung. Với thông tin thêm vào, máy thu vô tuyến nhận được một tín hiệu phản hồi khó hiểu và cảnh sát không thể đo tốc độ chính xác.

Các máy dò hiện đại cũng có thể bao gồm một bảng điều khiển nhạy cảm với ánh sáng có thể phát hiện các tia sáng từ khẩu súng lidar. Thiết bị này khó tránh hơn so với ra-đa truyền thống bởi tia sáng tập trung nhiều hơn và nó không đi được đoạn đường dài. Trước thời điểm máy dò nhận biết đươc sự có mặt của tia la-ze, chiêc xe nhiều khả năng nằm trong tầm ngắm của chùm tia. Một vài lái xe thích tốc độ cao cố gắng để có được hệ thống này bằng cách giảm phản xạ chiếc xe của họ. Một bề mặt màu đen làm giảm phản xạ vì nó hấp thụ ánh sáng tốt hơn. Lái xe cũng có thể trang bị lớp phủ plastic đặc biệt làm giảm khả năng phản xạ của biển số xe. Các biện pháp này làm giảm phạm vi hiệu quả của hệ thống lidar, nhưng không phải là phạm vi của máy dò. Với thời gian tăng thêm, lái xe có thể giảm tốc độ trước khi súng lidar có thể đo được tốc độ của xe.

Những người ham mê tốc độ của có thể sử dụng một máy làm nhiễu la-ze. Nó hoạt động cơ bản như một máy làm nhiễu ra đa. Ngoài một bảng điều khiển nhạy cảm ánh sáng, máy dò có những đi ốt phát quang ở bên trong (LED) có thể sản sinh tia sáng. Khi tia sáng này chiếu lên hệ thống lidar, máy thu không thể nhận biết bất cứ ánh sáng phản xạ nào và vì vậy không thể đo tốc độ dễ dàng.

Điều quan trọng cần lưu ý là không có hệ thống nào hiệu quả 100%, kể cả được hỗ trợ bởi những thiết bị tiên tiến nhất trên thị trường, bạn vẫn có thể bị tóm nếu chạy quá tốc độ. Ngoài ra, vì cảnh sát định kỳ giới thiệu công nghệ giám sát tốc độ mới cho nên một máy dò có thể đột nhiên trở nên lỗi thời và các tay lái thích chạy quá tốc độ lại phải sắm lại toàn bộ.

Tuy nhiên, luôn tồn tại một phương pháp giúp bạn tránh phiếu phạt tốc độ, bất chấp công nghệ nhà chức trách đưa ra là gì: hãy lái xe chậm lại.

Ngọc Điệp (TTTĐ)