不懂毫米波雷达?5分钟读懂毫米波雷达的那些事儿

2019年是毫米波风生水起的一年,也是毫米波名声大噪的一年。毫米波应用范围广泛,如毫米波雷达、毫米波天线等。而本文,将向大家介绍毫米波雷达,主要内容包括:毫米波雷达原理、毫米波雷达主要特点、毫米波雷达优势以及毫米波雷达应用等。

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毫米波雷达原理

毫米波雷达作用于安防是最近新兴的技术,原理是电磁波由发射机通过雷达天线发射,遇到障碍物反射,再由接收机接收。根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。在特大暴雨时,雷达性能会降低,减少其监测范围。总而言之,上述防护系统备有优缺点,没有哪一套系统能够独立解决全部问题。

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毫米波雷达主要特点

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毫米波雷达优势

市场需求能够促进技术发展。为了弥补上述系统的不足,毫米波雷达逐渐走进安防领域。随看技术的进步,器件成本的下降,原本用于军事领域的毫米波雷达用于安防已不是问题。

新型毫米波安防雷达采FMCW技术,实现了对监测区内空间无任何间断全程覆盖,具有体积小、重量轻、可靠性高以及距离盲区小、无速度盲点、高距离分辨力、良好的抗干扰性能等优点。与红外对射系统相比,安防雷达提供的是一个具有一定高度和厚度的连续的毫米波雷达墙,没有钻越和跳越的可能。与线缆型系统相比,安防雷达不仅能对侵入目标进行定位,而且可以获取监控场景内移动物体的速度、方向、距离、角度信息, 24小时无间隙监空。与具有同步变焦激光补光灯的高速球型摄像机配合,可以实现目标跟踪,不仅可以立即定位入侵点位,而且能够获得很好的图像信息,便于安保人员做出快速响应,从而避免事故发生。

毫米波雷达的优势在于,单台雷达可以实现 360 ”区域覆盖,任何具有一定表面积的物体进入雷达防护区域,都能够被探测到,目前毫米波雷达探测范围可达 3Km 统,优势明显。并可以自由划分防区,实现提前预警的目的。用于油库、油田、码头等拥有较大场地的企业安防系统,优势明显。

毫米波雷达应用场景

①导弹制导:毫米波雷达的主要用途之一是战术导弹的末段制导。毫米波导引头具有体积小、电压低和全固态等特点,能满足弹载环境要求。当工作频率选在35吉赫或94吉赫时,天线口径一般为10~20厘米。此外,毫米波雷达还用于波束制导系统,作为对近程导弹的控制。

②目标监视和截获:毫米波雷达适用于近程、高分辨力的目标监视和目标截获,用于对低空飞行目标、地面目标和外空目标进行监测。

③炮火控制和跟踪:毫米波雷达可用于对低空目标的炮火控制和跟踪,已研制成94吉赫的单脉冲跟踪雷达。

④雷达测量:高分辨力和高精度的毫米波雷达可用于测量目标与杂波特性。这种雷达一般有多个工作频率、多种接收和发射极化形式和可变的信号波形。目标的雷达截面积测量采用频率比例的方法。利用毫米波雷达,对于按比例缩小了的目标模型进行测量,可得到在较低频率上的雷达目标截面积。此外,毫米波雷达在地形跟踪、导弹引信、船用导航等方面也有应用。

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毫米波雷达的两个应用

1、汽车

由于毫米波雷达的距离远、可靠性高、不受光线、尘埃影响,相比摄像头,它距离150米以上的特性远远胜出。相比激光,1000块左右的价格也是大大胜出。所以现在仍然是主流技术。

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激光雷达在拼命的技术革新,想把价格降下来。由于技术和价格的迅速普及,原来只有50万以上的车才有的毫米波雷达,现在十几万的车上也慢慢开始装了,而且,telsa这样ADAS领导者,也开始从汽车雷达厂商挖技术主管,并且在九月份开始装配到它的电动车上了。可以看出来,毫米波雷达在汽车上的应用还是主流技术

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2、无人机

我们常讲,汽车和无人机其实是很像的:高速移动,安全第一。

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高速,必然要求,探测距离足够远安全,必然要求检测方法的鲁棒性,和受环境影响小。

当然在某些应用里,无人机的环境比汽车也要复杂一点。

毫米波雷达在军事有人机、无人机早已大规模应用。

其在无人机的第一个应用,也是目前市场最大的,是植保无人机的定高应用。

我们知道gps和气压计测的是海拔高度,而植保时,我们希望无人机在作物上方固定的高度飞行,无论地面和植被是否起伏。这个也叫仿地飞行。这种应用有很多的解决方案,比如我们说的超声、激光、红外、双目等等。但是由于植保环境大多很差,有很大的灰尘,还有水雾,那么超声和基于光学的都会受到很大干扰。

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目前来看,基于毫米波雷达的高度计,表现是最稳定的,首先他能穿透尘埃水雾,另外也基本不受什么干扰。基于波束,而不是点反射,高度恰恰反映植被叶片高度。

无人机方面第二个应用就是避障。

这个同样是一个多种传感器争夺的战场。但是我们讲毫米波雷达有不受光线影响、作用距离有非常大、可靠等优势,而这些优势在军事有人机、汽车、无人机方面都被证明。

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当然,雷达的分辨力确实较低。但是我们讲过,由于阵列天线的优势,其实这个是可以有很大提高的,有3-5度的分辨力是有可能的。在美国这个避障比赛里,我们用毫米波雷达是得了第一的。所以请大家也有信心。这里有一个对比图,大家可以看一看。

所以我们说毫米波雷达是有很大的调整空间的,比如波束宽度、作用距离、价格等。我们相信毫米波雷达在无人机测高、避障上优势很明显,但也有需要光学来补充的地方。因此,我们提出这样一个架构,使用毫米波雷达进行360度避障,和高度测量。

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当然这样的架构下,也需要更强的飞控处理平台和技术。

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