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僅需10S帶您了解毫米波雷達(dá)傳感器原理應(yīng)用

2022-09-21 1198

僅需10S帶您了解毫米波雷達(dá)傳感器原理應(yīng)用,所謂毫米波是無線電波的一部分。我們稱波長為1~10毫米的電磁波為毫米波。它位于微波和遠(yuǎn)紅外波的波長范圍內(nèi),因此具有兩種波譜特性。毫米波的理論和技術(shù)是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。

僅需10S帶您了解毫米波雷達(dá)傳感器原理應(yīng)用

所謂毫米波雷達(dá)傳感器,是指工作頻段在毫米波頻段的雷達(dá),測距原理與普通雷達(dá)相同,即發(fā)送無線波(雷達(dá)波),然后接收回波,根據(jù)收發(fā)之間的時差測量目標(biāo)位置數(shù)據(jù),毫米波雷達(dá)是無線電波頻率為毫米波頻段。


由于毫米波的波長介于厘米波和光波之間,因此毫米波具有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。與厘米波導(dǎo)頭相比,毫米波導(dǎo)頭體積小、質(zhì)量輕、空間分辨率高的特點(diǎn)。與激光紅外與電視等光學(xué)導(dǎo)頭相比,毫米波導(dǎo)頭穿透霧、煙、粉塵能力強(qiáng),具有全天候的特點(diǎn),此外毫米波導(dǎo)引頭的抗干擾性能也很強(qiáng)。毫米波雷達(dá)是測量被測物體的相對距離.現(xiàn)對速度.隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,毫米波雷達(dá)傳感器開始應(yīng)用于汽車電子電子產(chǎn)品中、無人機(jī)、智能交通等領(lǐng)域。


一、毫米波雷達(dá)的特性

1.頻帶極寬,目前使用的24G、77G這兩個大氣窗口的可用帶寬大于10G,適用于各種寬帶信號處理;

2.可在小天線孔徑下獲得窄波束,方向性好,空間分辨率高,跟蹤精度高;

3.多普勒帶寬高,多普勒效應(yīng)明顯,多普勒分辨率好,測速精度高;

4.地面雜波和多徑效應(yīng)影響小,跟蹤性能好;

5.毫米波散射特性對目標(biāo)形狀的細(xì)節(jié)敏感,可以提高多目標(biāo)識別和目標(biāo)識別的能力和成像質(zhì)量;

6.由于毫米波雷達(dá)傳感器以窄波束發(fā)射,截獲性能低,抗電子干擾性能好;

7.毫米波有穿透煙.灰塵和霧的能力天候工作。


二、毫米波雷達(dá)傳感器測距的優(yōu)點(diǎn)

1.高精度抗干擾

與微波相比,毫米波體積小、質(zhì)量輕,空間分辨率高。當(dāng)天線直徑相同時,毫米波雷達(dá)具有較窄的波束(一般為毫弧度級),可提高雷達(dá)的角分辨率和角測量精度,有利于抗電子干擾、雜波干擾和多徑反射干擾。

2.全天候全天候

與紅外、激光等光學(xué)相比,毫米波導(dǎo)頭穿透霧、煙、粉塵能力強(qiáng),具有全天候的特點(diǎn)。

3.高分辨率多目標(biāo)

由于工作頻率高,可獲得大信號帶寬(如吉赫量級)和多普勒頻移,有利于提高距離和速度的測量精度和辨別能力,分析目標(biāo)的細(xì)節(jié)特征。同時,毫米波雷達(dá)可以識別小目標(biāo)和多個目標(biāo),因此具有很強(qiáng)的空間辨別和成像能力。

4.敏感高誤報低

系統(tǒng)敏感性高,誤報率低,不易受到外界電磁噪聲的干擾。

5.高頻低功率

發(fā)射頻率較高,發(fā)射功率較低。

6.可測速可測距

采用FMCW調(diào)頻連續(xù)波可以同時測量多個目標(biāo)的距離和速度,并可以連續(xù)跟蹤目標(biāo),即使是靜止目標(biāo)也可以保持跟蹤不丟失。


三、毫米波雷達(dá)傳感器的工作原理

以車載毫米波雷達(dá)為例,雷達(dá)通過天線向外發(fā)射毫米波,接收目標(biāo)反射信號,快速準(zhǔn)確地獲取車身周圍的物理環(huán)境信息(如汽車與其他物體之間的相對距離、相對速度、角度、運(yùn)動方向等),然后根據(jù)被發(fā)現(xiàn)的物體信息進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和識別分類,然后結(jié)合車身動態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)集成,通過中央處理單元(ECU)進(jìn)行智能處理。做出合理決策后,以聲處理。.通知或警告覺等方式告知或警告駕駛員,或及時主動干預(yù)汽車,確保駕駛過程的安全性和舒適性,降低事故發(fā)生的概率。

1.位置

毫米波雷達(dá)傳感器通過發(fā)射天線發(fā)射相應(yīng)波段的方向性毫米波。當(dāng)毫米波遇到障礙物目標(biāo)時,通過接收天線接收反射的毫米波。根據(jù)毫米波的波段,通過公式計算毫米波在途中的飛??時間,結(jié)合前車的行駛速度和車輛的行駛速度因素,可以知道毫米波雷達(dá))與目標(biāo)的相對距離,也可以知道目標(biāo)的位置。

2.速度

此外,根據(jù)多普勒效應(yīng),毫米波雷達(dá)的頻率變化,車與目標(biāo)的相對速度密切相關(guān)。根據(jù)反射毫米波頻率的變化,我們可以知道前方實(shí)時跟蹤的障礙物目標(biāo)與該車相比的相對運(yùn)動速度。因此,當(dāng)傳感器發(fā)出安全距離報警時,如果該車?yán)^續(xù)加速、或者前監(jiān)測目標(biāo)減速、或者當(dāng)前監(jiān)測目標(biāo)靜止時,毫米波反射回波的頻率會越來越高,反之亦然。

3.方位角

關(guān)于監(jiān)測目標(biāo)的方位角測量,毫米波雷達(dá)傳感器的探測原理是:通過毫米波雷達(dá)發(fā)射天線發(fā)射毫米波后,通過毫米波雷達(dá)平行接收天線,通過收到同一監(jiān)測目標(biāo)反射的毫米波相位差,計算監(jiān)測目標(biāo)的方位角、位置、速度和方位角監(jiān)測是毫米波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合毫米波雷達(dá)強(qiáng)大的抗干擾能力,可全天候穩(wěn)定工作。因此,毫米波雷達(dá)被選為汽車的核心傳感技術(shù)。


簡而言之,毫米波雷達(dá)是一種難以替代的傳感器,全天候工作狀態(tài)是大的優(yōu)勢。其速度測量、距離測量的精度遠(yuǎn)高于視覺傳感器,比激光雷達(dá)更好。但總的來說,這并不沖突,因?yàn)槲磥韺⒆呦蛘系内厔荩貏e是對于自動駕駛,毫無疑問,這三個傳感器將相互整合。


四、毫米波雷達(dá)傳感器的主要應(yīng)用

1.制導(dǎo)雷達(dá):目前在毫米波段選擇火控雷達(dá)的主要原因是提高了探測能力、降低雷達(dá)體積,減輕重量和體積,便于集成。

2.目標(biāo)檢測雷達(dá):主要通過機(jī)械/電子波束掃描實(shí)現(xiàn)觀測區(qū)目標(biāo)距離.探測速度和角度,配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理單元,散射特性)、跟蹤和預(yù)測(kalman濾波、粒子濾波等)。

3.毫米波對地觀測雷達(dá),主要是毫米波合成孔徑雷達(dá)(SyntheticApertureRadar,SAR),這類雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn)地面成像觀測,獲取地面區(qū)域SAR圖像。

4.毫米波近距離探測雷達(dá),主要實(shí)現(xiàn)2米以內(nèi)目標(biāo)的二維或三維成像檢測。目前,該系統(tǒng)的波段為30~37.5GHz,以及94~200GHz或者THz有所有的波段。例如,目前美國機(jī)場的人體安全檢查三維掃描雷達(dá),用毫米波代替X射線,實(shí)現(xiàn)人體衣服的內(nèi)部.皮膚外目標(biāo)檢測成像,加強(qiáng)安全;通過35GHz波段雷達(dá)或94GHz以及THz波段雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了一些特殊材料的無損三維檢測。

5.汽車?yán)走_(dá),在汽車上安裝雷達(dá)傳感器,實(shí)現(xiàn)汽車防撞、自動泊車、行人檢測等,目前主流汽車?yán)走_(dá)為24GHz雷達(dá),但僅限于頻段控制、射電天文5Km波段雷達(dá)不允許使用和自身體積大(主要是天線體積大)等原因,目前77GHz汽車?yán)走_(dá)正在逐產(chǎn)品化,并配備了一些高端汽車,77GHz汽車?yán)走_(dá)的主要優(yōu)點(diǎn)是分布頻段較寬,距離分辨率較高,體積較24GHz雷達(dá)小,目標(biāo)探測能力強(qiáng),但77GHz雷達(dá)的生產(chǎn)加工工藝要求較高,但目前,這個問題已不再是行業(yè)壁壘。