毫米波雷达的应用场景_毫米波雷达技术及应用大解析

屈育成 2018-04-24 45781

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描述

　　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。

　　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 1 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。

　　毫米波雷达主要特点

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　当然这样的架构下，也需要更强的飞控处理平台和技术。

　　毫米波雷达应用方案举例

　　油库油并，经常会有偷油人员，并且油属于易燃物品，所以油库油并的安全防范至关重要。毫米波雷达监控方案非常适合这类场景。

　　工作原理：操作员可以在客户端把雷达覆盖的区域划分为几个防区、如安全区、预警区、和威胁区。当有可疑人员靠近油库油并进入预警区时会产生预警，并智能驱动摄像头进行跟拍。当进入威胁区时，将会触发最高等级的安防警报，联动声光电设备。这样安保人员就会及时采取有效措施。避免财产损失。在雷达的防护区域内都会把可疑人员的位置信息、速度、轨迹等等显示在客户端软件上。

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