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毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

姚小熊27 ? 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 2018-04-24 12:24 ? 次閱讀
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毫米波雷達原理

毫米波雷達作用于安防是最近新興的技術(shù),原理是電磁波由發(fā)射機通過雷達天線發(fā)射,遇到障礙物反射,再由接收機接收。根據(jù)收發(fā)之間的時間差測得目標的位置數(shù)據(jù)。在特大暴雨時,雷達性能會降低,減少其監(jiān)測范圍。總而言之,上述防護系統(tǒng)備有優(yōu)缺點,沒有哪一套系統(tǒng)能夠獨立解決全部問題。

毫米波雷達優(yōu)勢

市場需求能夠促進技術(shù)發(fā)展。為了彌補上述系統(tǒng)的不足,毫米波雷達逐漸走進安防領(lǐng)域。隨看技術(shù)的進步,器件成本的下降,原本用于軍事領(lǐng)域的毫米波雷達用于安防已不是問題。

新型毫米波安防雷達采FMCW技術(shù),實現(xiàn)了對監(jiān)測區(qū)內(nèi)空間無任何間斷全程覆蓋,具有體積小、重量輕、可靠性高以及距離盲區(qū)小、無速度盲點、高距離分辨力、良好的抗干擾性能等優(yōu)點。與紅外對射系統(tǒng)相比,安防雷達提供的是一個具有一定高度和厚度的連續(xù)的毫米波雷達墻,沒有鉆越和跳越的可能。與線纜型系統(tǒng)相比,安防雷達不僅能對侵入目標進行定位,而且可以獲取監(jiān)控場景內(nèi)移動物體的速度、方向、距離、角度信息, 24 小時無間隙監(jiān) 1 空。與具有同步變焦激光補光燈的高速球型攝像機配合,可以實現(xiàn)目標跟蹤,不僅可以立即定位入侵點位,而且能夠獲得很好的圖像信息,便于安保人員做出快速響應(yīng),從而避免事故發(fā)生。

毫米波雷達的優(yōu)勢在于,單臺雷達可以實現(xiàn) 360 ”區(qū)域覆蓋,任何具有一定表面積的物體進入雷達防護區(qū)域,都能夠被探測到,目前毫米波雷達探測范圍可達 3Km 統(tǒng),優(yōu)勢明顯。并可以自由劃分防區(qū),實現(xiàn)提前預(yù)警的目的。用于油庫、油田、碼頭等擁有較大場地的企業(yè)安防系統(tǒng),優(yōu)勢明顯。

毫米波雷達主要特點

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

毫米波雷達應(yīng)用場景

①導(dǎo)彈制導(dǎo):毫米波雷達的主要用途之一是戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的末段制導(dǎo)。毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、電壓低和全固態(tài)等特點,能滿足彈載環(huán)境要求。當工作頻率選在35吉赫或94吉赫時,天線口徑一般為10~20厘米。此外,毫米波雷達還用于波束制導(dǎo)系統(tǒng),作為對近程導(dǎo)彈的控制。

②目標監(jiān)視和截獲:毫米波雷達適用于近程、高分辨力的目標監(jiān)視和目標截獲,用于對低空飛行目標、地面目標和外空目標進行監(jiān)測。

③炮火控制和跟蹤:毫米波雷達可用于對低空目標的炮火控制和跟蹤,已研制成94吉赫的單脈沖跟蹤雷達。

④雷達測量:高分辨力和高精度的毫米波雷達可用于測量目標與雜波特性。這種雷達一般有多個工作頻率、多種接收和發(fā)射極化形式和可變的信號波形。目標的雷達截面積測量采用頻率比例的方法。利用毫米波雷達,對于按比例縮小了的目標模型進行測量,可得到在較低頻率上的雷達目標截面積。此外,毫米波雷達在地形跟蹤、導(dǎo)彈引信、船用導(dǎo)航等方面也有應(yīng)用。

毫米波雷達的兩個應(yīng)用

1、汽車

由于毫米波雷達的距離遠、可靠性高、不受光線、塵埃影響,相比攝像頭,它距離150米以上的特性遠遠勝出。相比激光,1000塊左右的價格也是大大勝出。所以現(xiàn)在仍然是主流技術(shù)。

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

激光雷達在拼命的技術(shù)革新,想把價格降下來。由于技術(shù)和價格的迅速普及,原來只有50萬以上的車才有的毫米波雷達,現(xiàn)在十幾萬的車上也慢慢開始裝了,而且,telsa這樣ADAS領(lǐng)導(dǎo)者,也開始從汽車雷達廠商挖技術(shù)主管,并且在九月份開始裝配到它的電動車上了??梢钥闯鰜?,毫米波雷達在汽車上的應(yīng)用還是主流技術(shù)。

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

2、無人機

我們常講,汽車和無人機其實是很像的:高速移動,安全第一。

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

高速,必然要求,探測距離足夠遠。安全,必然要求檢測方法的魯棒性,和受環(huán)境影響小。

當然在某些應(yīng)用里,無人機的環(huán)境比汽車也要復(fù)雜一點。

毫米波雷達在軍事有人機、無人機早已大規(guī)模應(yīng)用。

其在無人機的第一個應(yīng)用,也是目前市場最大的,是植保無人機的定高應(yīng)用。

我們知道gps和氣壓計測的是海拔高度,而植保時,我們希望無人機在作物上方固定的高度飛行,無論地面和植被是否起伏。這個也叫仿地飛行。這種應(yīng)用有很多的解決方案,比如我們說的超聲、激光、紅外、雙目等等。但是由于植保環(huán)境大多很差,有很大的灰塵,還有水霧,那么超聲和基于光學(xué)的都會受到很大干擾。

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

目前來看,基于毫米波雷達的高度計,表現(xiàn)是最穩(wěn)定的,首先他能穿透塵埃水霧,另外也基本不受什么干擾?;诓ㄊ?,而不是點反射,高度恰恰反映植被葉片高度。

無人機方面第二個應(yīng)用就是避障。

這個同樣是一個多種傳感器爭奪的戰(zhàn)場。但是我們講毫米波雷達有不受光線影響、作用距離有非常大、可靠等優(yōu)勢,而這些優(yōu)勢在軍事有人機、汽車、無人機方面都被證明。

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

當然,雷達的分辨力確實較低。但是我們講過,由于陣列天線的優(yōu)勢,其實這個是可以有很大提高的,有3-5度的分辨力是有可能的。在美國這個避障比賽里,我們用毫米波雷達是得了第一的。所以請大家也有信心。這里有一個對比圖,大家可以看一看。

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

所以我們說毫米波雷達是有很大的調(diào)整空間的,比如波束寬度、作用距離、價格等。我們相信毫米波雷達在無人機測高、避障上優(yōu)勢很明顯,但也有需要光學(xué)來補充的地方。因此,我們提出這樣一個架構(gòu),使用毫米波雷達進行360度避障,和高度測量。

毫米波雷達的應(yīng)用場景_毫米波雷達技術(shù)及應(yīng)用大解析

當然這樣的架構(gòu)下,也需要更強的飛控處理平臺和技術(shù)。

毫米波雷達應(yīng)用方案舉例

油庫油并,經(jīng)常會有偷油人員,并且油屬于易燃物品,所以油庫油并的安全防范至關(guān)重要。毫米波雷達監(jiān)控方案非常適合這類場景。

工作原理:操作員可以在客戶端把雷達覆蓋的區(qū)域劃分為幾個防區(qū)、如安全區(qū)、預(yù)警區(qū)、和威脅區(qū)。當有可疑人員靠近油庫油并進入預(yù)警區(qū)時會產(chǎn)生預(yù)警,并智能驅(qū)動攝像頭進行跟拍。當進入威脅區(qū)時,將會觸發(fā)最高等級的安防警報,聯(lián)動聲光電設(shè)備。這樣安保人員就會及時采取有效措施。避免財產(chǎn)損失。在雷達的防護區(qū)域內(nèi)都會把可疑人員的位置信息、速度、軌跡等等顯示在客戶端軟件上。


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