仅需10S带您了解毫米波雷达传感器原理应用

2022-09-21 1218

仅需10S带您了解毫米波雷达传感器原理应用,所谓毫米波是无线电波的一部分。我们称波长为1~10毫米的电磁波为毫米波。它位于微波和远红外波的波长范围内,因此具有两种波谱特性。毫米波的理论和技术是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。

仅需10S带您了解毫米波雷达传感器原理应用

所谓毫米波雷达传感器,是指工作频段在毫米波频段的雷达,测距原理与普通雷达相同,即发送无线波(雷达波),然后接收回波,根据收发之间的时差测量目标位置数据,毫米波雷达是无线电波频率为毫米波频段。


由于毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波具有微波制导和光电制导的优点。与厘米波导头相比,毫米波导头体积小、质量轻、空间分辨率高的特点。与激光红外与电视等光学导头相比,毫米波导头穿透雾、烟、粉尘能力强,具有全天候的特点,此外毫米波导引头的抗干扰性能也很强。毫米波雷达是测量被测物体的相对距离.现对速度.随着雷达技术的发展和进步,毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子电子产品中、无人机、智能交通等领域。


一、毫米波雷达的特性

1.频带极宽,目前使用的24G、77G这两个大气窗口的可用带宽大于10G,适用于各种宽带信号处理;

2.可在小天线孔径下获得窄波束,方向性好,空间分辨率高,跟踪精度高;

3.多普勒带宽高,多普勒效应明显,多普勒分辨率好,测速精度高;

4.地面杂波和多径效应影响小,跟踪性能好;

5.毫米波散射特性对目标形状的细节敏感,可以提高多目标识别和目标识别的能力和成像质量;

6.由于毫米波雷达传感器以窄波束发射,截获性能低,抗电子干扰性能好;

7.毫米波有穿透烟.灰尘和雾的能力天候工作。


二、毫米波雷达传感器测距的优点

1.高精度抗干扰

与微波相比,毫米波体积小、质量轻,空间分辨率高。当天线直径相同时,毫米波雷达具有较窄的波束(一般为毫弧度级),可提高雷达的角分辨率和角测量精度,有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰。

2.全天候全天候

与红外、激光等光学相比,毫米波导头穿透雾、烟、粉尘能力强,具有全天候的特点。

3.高分辨率多目标

由于工作频率高,可获得大信号带宽(如吉赫量级)和多普勒频移,有利于提高距离和速度的测量精度和辨别能力,分析目标的细节特征。同时,毫米波雷达可以识别小目标和多个目标,因此具有很强的空间辨别和成像能力。

4.敏感高误报低

系统敏感性高,误报率低,不易受到外界电磁噪声的干扰。

5.高频低功率

发射频率较高,发射功率较低。

6.可测速可测距

采用FMCW调频连续波可以同时测量多个目标的距离和速度,并可以连续跟踪目标,即使是静止目标也可以保持跟踪不丢失。


三、毫米波雷达传感器的工作原理

以车载毫米波雷达为例,雷达通过天线向外发射毫米波,接收目标反射信号,快速准确地获取车身周围的物理环境信息(如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等),然后根据被发现的物体信息进行目标跟踪和识别分类,然后结合车身动态信息进行数据集成,通过中央处理单元(ECU)进行智能处理。做出合理决策后,以声处理。.通知或警告觉等方式告知或警告驾驶员,或及时主动干预汽车,确保驾驶过程的安全性和舒适性,降低事故发生的概率。

1.位置

毫米波雷达传感器通过发射天线发射相应波段的方向性毫米波。当毫米波遇到障碍物目标时,通过接收天线接收反射的毫米波。根据毫米波的波段,通过公式计算毫米波在途中的飞��时间,结合前车的行驶速度和车辆的行驶速度因素,可以知道毫米波雷达)与目标的相对距离,也可以知道目标的位置。

2.速度

此外,根据多普勒效应,毫米波雷达的频率变化,车与目标的相对速度密切相关。根据反射毫米波频率的变化,我们可以知道前方实时跟踪的障碍物目标与该车相比的相对运动速度。因此,当传感器发出安全距离报警时,如果该车继续加速、或者前监测目标减速、或者当前监测目标静止时,毫米波反射回波的频率会越来越高,反之亦然。

3.方位角

关于监测目标的方位角测量,毫米波雷达传感器的探测原理是:通过毫米波雷达发射天线发射毫米波后,通过毫米波雷达平行接收天线,通过收到同一监测目标反射的毫米波相位差,计算监测目标的方位角、位置、速度和方位角监测是毫米波雷达的优点。结合毫米波雷达强大的抗干扰能力,可全天候稳定工作。因此,毫米波雷达被选为汽车的核心传感技术。


简而言之,毫米波雷达是一种难以替代的传感器,全天候工作状态是大的优势。其速度测量、距离测量的精度远高于视觉传感器,比激光雷达更好。但总的来说,这并不冲突,因为未来将走向整合的趋势,特别是对于自动驾驶,毫无疑问,这三个传感器将相互整合。


四、毫米波雷达传感器的主要应用

1.制导雷达:目前在毫米波段选择火控雷达的主要原因是提高了探测能力、降低雷达体积,减轻重量和体积,便于集成。

2.目标检测雷达:主要通过机械/电子波束扫描实现观测区目标距离.探测速度和角度,配备相应的数据处理单元,散射特性)、跟踪和预测(kalman滤波、粒子滤波等)。

3.毫米波对地观测雷达,主要是毫米波合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR),这类雷达主要实现地面成像观测,获取地面区域SAR图像。

4.毫米波近距离探测雷达,主要实现2米以内目标的二维或三维成像检测。目前,该系统的波段为30~37.5GHz,以及94~200GHz或者THz有所有的波段。例如,目前美国机场的人体安全检查三维扫描雷达,用毫米波代替X射线,实现人体衣服的内部.皮肤外目标检测成像,加强安全;通过35GHz波段雷达或94GHz以及THz波段雷达实现了一些特殊材料的无损三维检测。

5.汽车雷达,在汽车上安装雷达传感器,实现汽车防撞、自动泊车、行人检测等,目前主流汽车雷达为24GHz雷达,但仅限于频段控制、射电天文5Km波段雷达不允许使用和自身体积大(主要是天线体积大)等原因,目前77GHz汽车雷达正在逐产品化,并配备了一些高端汽车,77GHz汽车雷达的主要优点是分布频段较宽,距离分辨率较高,体积较24GHz雷达小,目标探测能力强,但77GHz雷达的生产加工工艺要求较高,但目前,这个问题已不再是行业壁垒。