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毫米波雷达的应用

发布时间:2021-05-11


一、主要应用分类

1、制导雷达、火控雷达,该类型雷达目前有一些选择在毫米波波段的主要原因是提高探测能力、减小雷达体积,降低重量和体积,便于集成。

2、目标检测雷达,该类型雷达主要是通过机械/电子波束扫描,实现对观测区域目标距离、速度和角度的探测,配备相应的数据处理单元,可以实现对目标的识别(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,该类型雷达主要是毫米波合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR),该类型雷达主要实现对地成像观测,获取地面区域的SAR图像。

4、毫米波近距探测雷达,该类型雷达主要实现2米以内目标的二维或三维成像检测,目前该类型系统的波段在30~37.5 GHz,以及94~200 GHz或者THz波段都有。比如目前美国机场的人体安检三维扫描雷达,通过毫米波代替X光等实现对人体衣服内、皮肤外之间目标的检测成像,来加强安保;还有通过35GHz波段雷达或者94GHz以及THz波段雷达实现对一些特殊材料的无损三维检测等。

5、汽车雷达,在汽车上安装雷达传感器,实现汽车的防撞、自动泊车、行人检测等,目前主流的汽车雷达为24GHz雷达,但是受限于频段管制、射电天文5Km不允许该波段雷达使用以及自身体积大(主要是天线体积大)等原因,目前77GHz的汽车雷达正在逐步产品化并装备一些高端汽车,77GHz汽车雷达的主要优点是分配的频段更宽,距离分辨率更高,体积相比24GHz雷达小,目标探测能力强,但是77GHz雷达的生产加工工艺要求更高,不过目前来看,这个问题已经不是行业壁垒。

 

 

毫米波雷达在军事上的典型应用

  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。

  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。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 

毫米波雷达在无人机领域的应用

毫米波雷达在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毫米波雷达在无人机高、避障上优势很明显

定高: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。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。

避障: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

 

毫米波雷达在自动驾驶上的应用

自动驾驶采用的传感器主要有摄像头、毫米波雷达、激光、超声波、红外等。毫米波雷达传输距离远,在传输窗口内大气衰减和损耗低,穿透性强,可以满足车辆对全天气候的适应性的要求,并且毫米波本身的特性,决定了毫米波雷达传感器器件尺寸小、重量轻等特性。很好的弥补了摄像头、激光、超声波、红外等其他传感器,在车载应用中所不具备的使用场景。

把毫米波雷达安装在汽车上,可以测量从雷达到被测物体之间的距离、角度和相对速度等。利用毫米波雷达可以实现自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControl),前向防撞报警(ForwardCollisionWarning),盲点检测(BlindSpotDetection),辅助停车(Parkingaid),辅助变道(Lanechangeassistant),自主巡航控制(ACC)等高级驾驶辅助系统(ADAS)功能。比较常见的汽车毫米波雷达工作频率在24GHz和77GH附近。

 

 

毫米波雷达在智能交通领域的应用

利用调频连续波和多普勒技术原理,对路面发射毫米波,通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析,检测单车速度、平均速度、车流量、车道占有率、车型、排队长度和事件分析等交通流基本信息的非接触式交通检测器。

 

 

测速雷达

专门为测速设计的多车道多目标跟踪雷达,可以正装或者斜装,提供精确的车辆速度及定位信息,确保捕获检测路段的每一辆超速汽车。一台雷达加上一台高清摄像机,即可实现多车道多目标测速,同时实现每辆汽车的车牌识别和区分测速并直接叠加在车辆上,准确可靠,捕获率高,降低成本,安装简便。避免了单车道测速雷达的干扰和一张图片上有多辆车汽车不能使用的问题。

 

电子卡口雷达

专门为电子卡口设计的多车道多目标跟踪雷达,可自动检测跟踪区域内的车辆,当车辆满足设定的触发条件时,输出信号触发高清摄像机抓拍取证,构成卡口系统前端采集单元。

具有多目标识别跟踪能力,在卡口系统中按车道提供指定位置的触发信号和精确的车辆速度,还可以按周期提供车流量、平均速度、占有率等交通信息,雷达对采集完成的数据进行统计后,直接输出给用户,不需要另外配电脑进行计算与统计。

电子警察雷达

专门为电子警察设计的多车道多目标跟踪雷达,可提供精确的车辆信息及视频监控,确保捕获检测路段的每一辆违章车辆,它无需破坏道路,不受光线和天气变化影响,可取代线圈、地磁和视频检测,同时检测4-12个车道128个车辆目标的超速、逆行、变道、违停、事故等情况。

 

 

流量检测雷达

专门为电子警察设计的多车道多目标跟踪雷达,可提供精确的200米范围内车流量、平均速度、车道占有率等统计信息,流量精度≥99%,车道占有率精度≥99%,平均速度精度≥99%,提供实时路况照片或视频,用以掌握和验证现场情况.

 

 

智能路口雷达

智能路口雷达可同时检测多个车道的排队起始位置、排队长度、排队车辆数、实时平均车速等排队信息,以及四个以上断面每辆车的车速、车型、车道号、占有时间等过车信息。可优化十字路口红绿灯的配时方案。无线组网,安装简便。

 

路内停车管理系统

毫米波雷达雷达加上一台高清球形摄像机,即可实现多车道多目标车辆跟踪,一旦检测到车辆停到或车位上,即可将坐标发给球机,由球机完成车牌识别,然后完成计费处理流程,准确可靠,降低成本,安装简便。

收费站排队长度检测系统

建立一套自动检测机制以判断收费站的拥堵状态,一方面为管理部门提供直观便捷的收费站交通状态信息服务,为路网辅助管理做出合理决策,另一方面为广大出行群众提供比较准确的信息,利用高速公路路网管理、交通诱导发布、综合信息发布及信息查询等提供行驶决策依据和帮助。采用毫米波多目标跟踪三维空间检测技术实现的排队预警系统检测精确、安装方便,同时不受天气、光线、环境气候变化的影响。

 

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