LIDAR交通取り締まり

LiDARの用途は多岐にわたります。その一つが交通取り締まり 、特に速度制限の取り締まりです。 2000年以降、徐々にレーダーに取って代わってきました。^[1]現在のデバイスは、速度検出、車両識別、ドライバー識別、証拠文書化のプロセス全体を自動化するように設計されています。^[2]

ジェレミー・ダン（レーザーテクノロジー社）は1989年に警察用ライダー装置を開発し^[3]、2004年には米国の交通取り締まり装置の売上の10%がライダー装置で、2006年には30%に増加しました^[1]。ライダーの利点を考えると、現在では売上の大部分はライダー装置であると思われますが、高度なレーダー装置もまだ販売されています。^[4]

現在のユニットは、速度検知、悪条件下でもオペレーターの視界、速度検知と同期した画像化、法廷で使用可能な証拠の取得、外部デバイスへの証拠のダウンロードという5つの操作を組み合わせています。自動モードでは、有人または無人でも操作できます。^[5]

レーダーは信号ビームの発散が広いため^[3]、個々の車両を標的にすることはできません。そのため、交通の流れの中で違反車両を見つけるために速度を視覚的に推定するには、オペレーターにかなりのスキル、トレーニング、認定が必要となり、違反者は他の車両が違反しているという弁解をすることができます。レーダーは、揺れる木や頭上を通過する飛行機など、その視野内にあるあらゆる物体の速度を記録します。^[1]

LiDARはビームが狭く、個々の車両を容易にターゲットできるため、目視による推定の必要がなくなります。^{[3] [1]}また、一部のモデルでは、速度違反の記録と同時にナンバープレートの画像を記録することができます。速度推定には0.5秒もかからず、ビームが狭くターゲットが絞られているため、違反車両は回避装置を使用していてもほとんど警告を受けることがありません。LiDARは車両間の距離を測定し、「近すぎる」（車間距離が近い）違反を検出できます。他の車両に遮蔽されている（後ろに隠れている）車両の速度は測定できません。この遮蔽の問題は、レーダーを検出方法として使用し、高さ5〜6メートル（15〜20フィート）までのポールまたはガントリーに取り付けることができる固定速度違反取り締まり装置には当てはまりません。固定式およびハンドヘルド式のLiDARシステムは、約2メートル（7フィート）の高さまで信頼性があります。固定式のLiDAR速度取り締まりの場合、これは、そのようなシステムが汚れや破壊行為の影響を受けやすいことを意味します。

米国運輸省道路交通安全局（NHTSA）は、LIDARデバイスの仕様^[6] 、適合製品リスト^[7]、交通取り締まりの実施に関するガイドライン^{[8]を発行している。}

典型的なNHTSA承認デバイス^[7]は、重量が2キログラム未満で、電池式で、速度検出精度は+2km/hと-3km/h、距離精度は90メートルで+-0.3メートル、最小長距離測定能力は300メートルです。デバイスは、-30°Cから60°Cの周囲温度、37°C​​で90%の相対湿度、および通常の市街地道路周囲電磁放射にさらされた状態で、これらの精度基準を満たす必要があります。正確に検出する必要がある速度の範囲は、16km/hから320km/hです。一部の管轄区域では、速度違反は、ナンバープレート、場所、速度、日付、時刻、およびオペレーターの識別を示す記録された画像とともにデバイスによって文書化される必要があり、一部のユニットは画像によってドライバーを識別し、移動方向を記録します。^[2]放射される光は赤外線領域にあり、目の安全基準を満たし、パルス繰り返しが1kHz未満でビーム発散角が5ミリラジアン未満であることが求められます。

車両登録プレートは交通取り締まりの重要な部分であり、ほとんどの管轄区域では政府がその製造を独占していますが、外注することもできます。通常、民間人が独自のプレートを改造、製造、貼り付けることは、公文書の偽造に相当するため違法です。カリフォルニア州のプレートは、通常の標準である高さ6インチ、幅12インチで、特に赤外線に敏感な反射面を持つことが義務付けられています。^{[9]これにより、}夜間でも画像化でき、自動ナンバープレート認識が可能になり、LIDARデバイスが強力な反射信号を受信できるようになり、改ざん防止マークが付いています。

一部の管轄区域では自動車の前方のナンバープレートの装着が義務付けられておらず、多くの管轄区域ではオートバイなどの特定の車両にナンバープレートの装着が義務付けられていません。警察は一般的に、対向車を監視しながら前方から検知することを好みます。これにより、違反者に手を振って追い越しを促し、車両に追いつくために必要な高速走行のリスクを回避することもできます。

多くの管轄区域では速度制限の施行を妨害するあらゆる方法を禁止しており、LIDARメーカーは検出回避策を先取りするよう努めています。

現在のライダー デバイスの水平ビーム幅は 300 メートルで 1 メートルです。これはナンバー プレートの幅 30 cm と比較して、信号が後続車両にほとんど散乱しないことを保証しています。タイトなビーム、短い信号持続時間、および個々の車両をターゲットにすることで、後続車両または隣接車両へのライダー信号の散乱が最小限に抑えられるため、事前にライダー信号を検出することは困難です。通常、ターゲットとなるのはナンバー プレートであるため、信号を偏向、吸収、または乱すように車両を改造することは困難です。ナンバー プレートの改造は簡単に検出され、違法となる可能性があります。偽の別の信号を返すことは、現在の警察のライダー モデルによって検出され、管轄区域によっては違法となる可能性があります。

典型的なNHTSA承認^[7]のライダーデバイスは、 3ミリラジアンのビーム発散角で、波長905nm 、出力50ミリワットの30nsパルスのレーザー光を放射します。出力は十分に低いため、眼に損傷を与えることはありません。905nmの波長では、IEC 60825-1 Edition 2.0では、パルスあたりの最大エネルギーは0.5uJとされています。

光は 1 ナノ秒あたり約 30 cm 進むため、各パルスの長さは約 9 メートルになります。目標距離が 300 メートルの場合、光パルスが往復するのに 2,000 ナノ秒かかります。パルス間の時間間隔は 100 万ナノ秒以上であるため、各パルスから距離を推定する時間が確保されます。最大数百のパルス読み取りが 0.5 秒未満の期間に取得され、時間経過による距離の変化を推定するために使用され、それによって車両速度が推定されます。返される光は、899 nm から 909 nm の波長範囲外の光を除外するためにフィルタリングされます。内部の独自のアルゴリズムによって不正確な読み取りが拒否されます。検出回避方法では通常、フィルタに過負荷をかけ、エラー拒否アルゴリズムに誤って読み取りを拒否させようとします。

熟練したオペレーターは、速度検出の前に視覚機能を使用して、違反の可能性のある車両を選択します。これには、ライダー信号検出デバイスを搭載した後続車両に警告するために散乱される信号が最小限である利点があります。これは、交通量の少ない道路ではそれほど重要ではなく、機能の低いライダーデバイスを使用できます。違反の可能性のある車両が検出され、ナンバープレートがターゲットになると、オペレーターは証拠の取得を含む速度検出をトリガーし、可聴トーンは良好な応答信号を示します。正確な読み取りを行うには、オペレーターは読み取り中、パルスを 1 点に集中させる必要があります。長距離では、固定された三脚を使用して狙いを安定させることでこれを実現します。速度検出では、車両のどの部分でもターゲットにできますが、ナンバープレートが非常に好まれます。

通常の気象条件は、デバイスのパフォーマンスにほとんど影響しませんが、オペレーターが車両をターゲットにする能力を妨げる可能性があります。これには、太陽がターゲット車両の真後ろにある場合、夜間、または汚れたフロントガラスのある静止車両内でデバイスを使用する場合が含まれます。この場合、信号が散乱する可能性があります。悪天候によりデバイスの範囲が狭まる可能性があり、特に濃霧の場合は使用できなくなります。

移動中の車両内で使用すると、この装置は警察車両と対象車両の相対速度を測定します。

レーダーと同様に、LIDAR もコサイン誤差効果の影響を受けます。

読み取り中にデバイスをスキャンすると、(特にターゲット間の角度の分離がわずかである長距離では) 複数のターゲットから返されるパルスによって誤った読み取りが発生します。車両の側面に沿ってスキャンすると、誤った読み取りが発生する可能性があります。

パルスが例えばサイドミラーで反射し、静止した反射物体に当たり、その後戻ってきてミラーで 2 度目に反射すると、誤った読み取り値が生成されます。

2008 年、DC 上級裁判所は、管轄区域内での LIDAR 証拠の許容性を支持しました。裁判所は、専門家の証言に加えて、科学的な出版物も判決の要素として考慮したと述べています。

裁判所は、4 日間にわたる広範なフライ [ドーバート] 審問を実施しました... [その中で] レーザー技術の基礎科学、レーダー銃の信頼性に関する技術的方法論と理論的課題などの問題を検討しました... 使用場所付近で他の「パルス」が発生する可能性、ターゲットの識別の難しさ、車のナンバープレート、フロントガラス、形状、色によって生じる可能性のあるエラー、および装置の潜在的な故障など。裁判所はまた、さまざまな関心のあるジャーナルに掲載されたこの件に関する少なくとも 6 件の科学論文、フロリダ州の警察関連の 2 件の研究、ニュージャージー州の 1 件の研究、およびフロリダ州で行われたこのレーダー装置および類似のレーダー装置に関する 1 件の独立した研究を司法上の認知としました。これらはすべて、米国道路安全局が定めた基準を満たしていました...

裁判所はまた、12以上の管轄区域がLiDARは信頼できると判断している一方で、LiDARが信頼できないと判断する問題について本格的な審理を行った裁判所は1つもないと指摘した。^[10]

LIDAR 検出器またはレーザー検出器は、特に法執行機関のLIDAR速度検出装置の赤外線放射を検出し、速度が測定されていることを運転者に警告するよう に設計された受動デバイスです。

ライダーの限界は、パトカーが走行中は使用できないことです。これは、従来のレーダーは警察官が運転中でも操作できるのに対し、ライダーではオペレーターが各車両を積極的にターゲットする必要があるためです。その他の制限としては、レーザーは空気中の水分や煙の影響で読み取り値が不安定になる可能性があるため、降雨のない環境での使用が求められます。 ^[11]ライダーによる速度検出の人気は高まっていますが、コストの低下、操作の容易さがレーダーに近づき、既存のレーダー機器が耐用年数に達して使用できなくなっています。

ライダー探知機は、監視する放射がレーダー探知機よりも短く、集中しており、散乱しにくいため、一般的にレーダー探知機よりも効果が低くなります。そのため、ドライバーはライダー装置のバースト送信に反応する時間が十分にない場合があり、狭いビームがセンサーが検出できない車両の特定の部分に集中する場合もあります。

レーザー妨害装置またはLIDAR 妨害装置は、 LIDAR (またはレーザー) ガンのユーザーが車両の速度測定を行うのを防ぐために運転者が使用する電子機器です。レーザー妨害装置をレーダー妨害装置と混同しないでください。

LIDARを妨害するために、レーザー妨害装置はまず放射された光、通常は904nmの波長の赤外線を検出する必要があります。[ ^12] LIDARガンの光を検出した後、妨害装置はより強い同じ波長の光を放射し、事実上、ガンを混乱させて速度の測定値を返さないようにします。新しいレーザー妨害装置モデルは、レーザーガンのパルスレート（ガンが距離を測定するレートで、それに基づいて速度測定が行われます）を検出し、そのパルスレートをエミュレートできるため、レーザーガンから正確な測定値を取得することがさらに難しくなります。

これらの妨害装置は、レーザー銃から放射される光を遮断することに重点を置いており、レーダー銃からの電波を遮断することはないため、レーダー妨害装置の使用を禁止する米国連邦法はこれらの装置には適用されない。米国連邦通信委員会が電波の送信を規制する一方で、米国食品医薬品局が光の放射を規制している。しかし、カリフォルニア州、コロラド州、イリノイ州、アイオワ州、ミネソタ州、サウスカロライナ州、テネシー州、テキサス州、ユタ州、バージニア州など、いくつかの州ではレーザー妨害装置の使用を明確に禁止する法律が可決されている。ネブラスカ州とワシントンDCでのレーザー妨害装置の合法性は争われている。^[13]

民間向けのレーザー妨害装置は近年進化しています。史上初のレーザー妨害装置は、1994年4月にK40 Electronics社によって製造されたもので、K40 Laser Defuserと呼ばれていました。次に登場したのはLidatek LLCのLidatek LE-10 Laser Echo、次にblinder.dkのBlinder M06 HP、Blinder M10 Twin、そしてLE-20からLE-30です。Blinder社はM10 TwinをよりスマートなM20 X-tremeシリーズに作り直しました。レーザーダイオードベースの妨害装置は2006年に登場し、Anti-Laser、Laser Pro Parkと呼ばれています。Privacy-Plateは妨害のみを行う最新技術を使用しており、IRカメラによる車両のナンバープレートの画像認識をブロックすることでプライバシーを保護しません。ほとんどのカメラは通常の光で1枚、IR光で1枚撮影するため、カメラは干渉を受けずに画像を撮影できます。

• ビデオ検出と測距(VIDAR)