Что такое радар миллиметрового диапазона?

Что такое радар миллиметрового диапазона?

Радар миллиметрового диапазона — это радар, который использует радиоволны миллиметрового диапазона (длина волны: от 1 мм до 10 мм/частота: от 30 ГГц до 300 ГГц) для определения расстояния, местоположения и относительной скорости объекта.

В целом, датчики, которые определяют расстояние, включают LiDAR, ультразвуковые волны и стереокамеры, в дополнение к радару миллиметрового диапазона. Преимущество радара миллиметрового диапазона заключается в том, что он может определять расстояния в 150 метров и более. На него не влияют солнечный свет, дождь или туман и т. д. Недостатком является то, что им трудно обнаруживать объекты с низкой отражательной способностью радиоволн, такие как картон и пенополистирол.

Применение радара миллиметрового диапазона

Радар миллиметрового диапазона используется в автомобилях, промышленном оборудовании и беспилотниках. В частности, он часто используется в автомобилях в качестве устройства безопасности.

ADAS (усовершенствованная система помощи водителю) — это устройство безопасности, которое в настоящее время широко используется в автомобилях. Радар миллиметровых волн 76 ГГц используется для адаптивного круиз-контроля и торможения для предотвращения столкновений, чтобы обнаружить дорогу впереди. Функции ADAS, такие как адаптивный круиз-контроль и торможение для предотвращения столкновений, используют радар миллиметровых волн 76 ГГц для обнаружения дороги впереди. Для более высокого разрешения и улучшенной точности диапазон 79 ГГц будет смещен в будущее.

Кроме того, мониторы слепых зон используют диапазон 24 ГГц. Радар миллиметрового диапазона будет использоваться еще больше, поскольку автоматизированные транспортные средства будут разрабатываться всерьез.

Принцип работы радара миллиметрового диапазона

Основными компонентами радара миллиметрового диапазона являются синтезатор, который обрабатывает передаваемые радиоволны, антенна Tx, которая передает радиоволны, антенна Rx, которая принимает отраженные радиоволны, и центральный процессор, который обрабатывает полученные сигналы.

Принцип работы миллиметрового радара заключается в том, что антенна Tx передает радиоволны, обработанные синтезатором от радара, антенна Rx принимает отраженные радиоволны от объекта, а центральный процессор обрабатывает сигналы для измерения расстояния и других параметров.

Существует два основных метода измерения расстояния и скорости: импульсный и FMCW. Угол в основном измеряется методом электронного сканирования.

1. Импульсный метод

Расстояние рассчитывается по времени, которое требуется отраженной радиоволне, чтобы вернуться от объекта.

2. Метод FMCW

Этот метод передает радиоволны различной частоты с течением времени и вычисляет расстояние по частоте биений (разнице частот), генерируемой интерференцией между переданным сигналом и сигналом, отраженным от объекта.

3. Метод электронного сканирования

Этот метод использует несколько антенн Rx и обнаруживает разность фаз между каждой антенной. Угол объекта, который должен быть измерен, может быть вычислен по разности фаз.

Другая информация о радаре миллиметрового диапазона

1. Точность радара миллиметровых волн

Радар миллиметровых волн может обнаруживать препятствия и объекты поблизости с высокой точностью, поскольку он рассеивает короткие волны в окружающем пространстве. Он имеет высокое разрешение и может обнаруживать форму объекта и то, как он переместился (или изменился) с точностью до 0,1 мм.

Он также имеет преимущество перед инфракрасными лазерами и ультразвуковыми лазерами с точки зрения расстояния, на котором могут быть обнаружены объекты. В то время как инфракрасные лазеры и ультразвуковые лазеры могут обнаруживать объекты на расстоянии около 20 метров, а ультразвуковые лазеры могут обнаруживать объекты на расстоянии около 1 метра, радар миллиметровых волн может обнаруживать объекты на расстоянии 150 метров.

Радар миллиметрового диапазона может поддерживать высокую точность даже в неблагоприятных условиях. В то время как инфракрасные и ультразвуковые лазеры показывают колебания точности из-за изменений температуры окружающей среды и других факторов, радар миллиметрового диапазона представляет собой радиоволновой датчик, который отличается высокой линейностью и стабильностью при обнаружении объектов независимо от окружающей среды.

2. Помехи от радара миллиметрового диапазона

В будущем, когда автоматизированное вождение станет широко распространенным, радар миллиметрового диапазона будет чаще использоваться в средах с высокой плотностью, и существует обеспокоенность по поводу радиопомех между радарами.

Радиопомехи могут помешать обнаружению цели миллиметровым радаром и привести к ложным срабатываниям, что может привести к серьезным дорожно-транспортным происшествиям. Для того чтобы миллиметровый радар достиг высокого разрешения по дальности, он должен использовать весь диапазон частот 3-4 ГГц, выделенный для радара для каждого транспортного средства. Крайне важно разработать технологии, чтобы избежать этого.

3. Слабые стороны миллиметрового радара

Как упоминалось ранее, миллиметровый радар может легко и стабильно определять дальность до объекта даже в неблагоприятных условиях, но есть некоторые объекты, которые он не может обнаружить.

С другой стороны, некоторые объекты трудно обнаружить. Это относительно небольшие объекты и объекты с низкой отражательной способностью для радиоволн, такие как картонные коробки. Что касается расстояния до объектов, миллиметровый радар хорош для обнаружения объектов на больших расстояниях, но он также плох для обнаружения объектов на коротких расстояниях.

4. Будущие тенденции в технологии миллиметровых радаров

До сих пор LiDAR (обнаружение света и определение дальности) с его превосходным разрешением распознавания играл ведущую роль в качестве датчика, необходимого для автоматизированного вождения, но инновации в технологии радаров позволяют ему приблизить разрешение распознавания к LiDAR. Ключевые слова, движущие эту технологию, — это достижения в технологии микропроизводства полупроводников, расширение полосы частот и антенные технологии, такие как формирование луча.

Достижения в технологии микропроизводства полупроводников
Достижения в области технологии миниатюризации КМОП не только позволяют использовать меньшие и менее дорогие ИС обработки сигналов миллиметрового диапазона. Технология цифрового формирования луча, которая использует новейшую аналоговую технологию высокочастотных схем в диапазоне миллиметровых волн и цифровую технологию для достижения высокоэффективного формирования луча, в настоящее время активно разрабатывается различными компаниями и научно-исследовательскими институтами.

Расширение полосы пропускания частот
Наиболее важным фактором является обеспечение недавней полосы пропускания 5 ГГц с 76 ГГц до 81 ГГц. Увеличение полосы пропускания частот будет напрямую способствовать расширению диапазона радара. В ближайшем будущем, как говорят, для радаров будет доступна непрерывная полоса пропускания 12,5 ГГц между 136 ГГц и 148,5 ГГц в диапазоне D, что делает технологию радаров миллиметрового диапазона все более важной.

Эволюция антенной технологии
Достижения в области антенной технологии, в частности, технологии антенных решеток и технологии сверхкомпактных антенных решеток с малыми потерями, интегрированных модулей, важны. Это позволит радарам миллиметрового диапазона достичь более высокой мощности и эффективности.