1.產品概述

STS1-13是一款高性價比的安防雷達產品，通過發射24GHz的電磁波，檢測物體反射回來的帶有多普勒效應的回波完成目標的探測和定位。該產品應用于檢測視野內的運動目標（例如人、車、船），匯報他們的距離、方位角和速度信息，支持多個目標同時匯報。基于以上匯報的準確信息，可配合攝像頭等光電設備進行跟蹤定位、身份識別和事件記錄。

安防雷達STS1-13可在多種場所發揮主動探測的作用，例如智慧航運、漁業防護、橋梁防撞、船流量監控、漁政管理等水域的船只探測；變電站、看守所、輸油管線等基礎設施的安防維護；機場周界安防、鐵路沿線安防、公路交通管控等通行設施的監控管制等。該雷達傳感器性能優良，價格優惠，接口開放，便于集成商匹配攝像頭或紅外等設備進行系統集成。

STS1-13安防雷達的主要特點：

1) 收發通道多：3發32收的調頻連續波(FMCW)雷達，相控陣體制。

2) 探測威力大：行人穩定探測超過1000米，車輛和船只穩定探測超過2000米。

3) 測量精度高：測角精度可達0.3°，測距精度2米。

4) 支持多個工作頻段，可避免同頻干擾問題。

5) 支持劃定防區，可有效屏蔽核心區域以外的誤報。

6) 采用機器學習算法，支持大小目標識別分辨，便于客戶針對性篩選目標。

7）雷達原廠支持，接口開放，便于系統集成和定制化開發。

STS1-13安防雷達雷達技術指標：

注1：雷達匯報的角度范圍可達±60°，以利于近距離大角度的目標發現，但角度越大相應的探測能力和測角精度都會下降。如果需要過濾某些位置的目標，可使用防區功能。

注2：雷達的法線（與前面罩垂直）方向探測威力最大，隨著俯（仰）角逐漸增大，其探測能力逐漸下降，當考慮盲區時，還應注意到此時目標距離雷達很近，并不需要很強的能量就可以探測到，所以盲區不用按照這里的標稱值計算，可參考下文的列表。

注3：建議供電采用直流24V，如果要用12V供電，需要考慮電源適配器與雷達間的直流電源延長線不宜太長（例如不超過10米），盡量避免由于壓降導致的雷達工作異常。產品標配24V適配器。

2.技術特點

安防雷達STS1-13是一款采用調頻連續波（FMCW）的相控陣雷達，該雷達采用了3個發射通道和32個接收通道的陣列天線設計。在每個發射波束工作時間內，所有的接收通道接收數據，同時形成多個接收波位（數字波束形成DBF），并在每個波位內進行恒虛警檢測（CFAR）形成點云信息，綜合運用點跡凝聚（DB-SCAN算法）和聯合概率數據關聯算法（JPDA）、卡爾曼(Kalman)濾波算法等雷達數據處理算法，最終輸出目標信息。扇面的電子掃描（E-scan）過程克服了機械掃描雷達的壽命短的問題。

當發射波位的指向改變時，對應地調整接收通道的相位因子，從而接收波位也完成相對應的指向，這樣配合的工作方式，使得雷達收發信號的指向性更強，能量更集中，從而增強雷達的探測能力；加上SFC(靈敏度頻率控制)電路的作用，雷達可以具備高動態（HDR）范圍，可適用于不同場景下的目標探測；同樣得益于合成的窄波束的設計，提升了雷達抗干擾和抗多徑的能力。

2.1雷達坐標系

雷達匯報的目標位置信息，是以雷達所在位置為坐標原點的。

(1) 雷達正前方為Y軸(對應目標的縱向距離)，與Y軸垂直的是X軸(對應目標的橫向距離)。Y軸左側的目標橫向距離為負數,Y軸右側的目標橫向距離為正數。

(2) 假設圖中目標A在遠離雷達，其X0 = -3米(注意是負數)，Y0 = 50米，速度v=1.5m/s(遠離目標的速度為正)。 則目標距離雷達的徑向距離R為50.1米。角度φ=arctan(-3/50) = -3.4°(注意目標在左側,角度為負數)。

定制開發下，可輸出目標的經緯度信息。

3.實測效果

STS1-13船只探測效果，探測距離超過2000米

STS1-13行人探測，探測距離超過1000米

附錄：STS1-13產品解讀

問：STS1-13定位的應用方向是什么？

答：在水域和陸地都可應用。雷達作為智能感知的重要技術手段，可為智慧航運提供基礎性原生信息。充分挖掘這些信息，將有利于船舶運行數據采集、航道船流量信息統計、船只航線跟蹤和智能駕駛，以及航道規劃輔助決策等大數據信息的搜集工作。將雷達技術與水運行業深度融合，可推動水上交通運輸領域新型基礎設施的建設。另外在水上執法、緝毒緝私、打擊跨境偷渡等公安方向也可應用。在陸地應用方面，STS1-13可用于關鍵基礎設施的周界安防、行人入侵探測，或者要地防護等。典型應用例如機場周界安防、鐵路沿線安防、油氣管線防護等。

問：這款雷達有什么特殊之處嗎？

答：STS1-13有多達32個接收通道，探測威力大，測角精度高；采用24GHz成熟的軟硬件設計，批量化生產，性價比非常高。

32個通道進行數字波束形成（DBF），合成波束寬度約為3.1度，相當于雷達將能量集中到3.1度這么小的角度范圍內，所以探測能力更強。當然雷達需要同時進行很多個波束的計算，才能實現大角度的覆蓋能力，超高算力的信號處理能力，是開發工作的關鍵環節。

測角精度取決于雷達的波束寬度和目標的信噪比（SNR），在探測能力大（SNR高）的情況下加上波束寬度窄（只有3°，受其他角度雜波的影響小），所以測角精度也很高。

問：這款產品的實際探測能力的確能到參數表中的標稱值那么遠嗎，有沒有虛標？

答：沒有虛標。事實上這款雷達的探測能力是超過標稱的典型值的，不過的確存在應用場景不同時探測威力有差異的情況，這在有大型反射物或較多金屬反射物的場景中尤其明顯。一個面積A=2m×2m的公路路牌，其雷達截面積（RCS）約等于1.3×106m2，而一個人一般我們按照RCS=0.5m2計算，兩者相差非常大，大反射體帶來的回波太強，會導致雷達系統由于相噪引起的底噪抬高，從而降低弱目標的SNR，當SNR低于門限時小目標就檢測不出來了。

STS1-13采用優化了環路參數的射頻鏈路，盡最大可能地降低了不同場景下的差異性。另外產品規劃設計時，充分考慮到了這一問題，所以實測空曠場景下明顯優于列寫的典型值，復雜環境下也能滿足定義值。

問：這款雷達可以匯報目標的哪些信息？

答：STS1-13可以實時匯報目標相對于雷達的橫向距離、縱向距離、速度（運動方向）、信噪比，和探測到的目標長度信息。從雷達發出電磁波，到檢測和匯報目標出來，整體的時間延遲小于0.5秒，信息更新速率大約是3次/秒。雷達默認是以自身為坐標原點的，正前方是Y軸（前后算是縱向距離），左右是X軸（代表橫向距離）。雷達匯報的信噪比和目標長度信息可作為目標大小的判定依據。

如果必要，可定制化開發，支持目標的經緯度信息匯報。部分客戶有發現目標后開關量控制需求，可以按需定制。

問：在實際場景下，如何考慮安裝位置呢？

答：考慮河流上安裝的情況，其他場景類似。

如果在河岸上安裝，雷達的法線應與河流方向30-60°夾角，注意不要讓雷達法線垂直照向對岸。原因是如果一個目標在雷達前面橫穿，那么他面向雷達的速度非常小（理想的橫切運動，其面向雷達的速度為零），常常與靜止地物雜波混到一起，不利于目標檢出，此時如果強制檢出，可能誤報也會增多。

問：STS1-13可以測量多大速度的目標呢？

答：速度上限是，雷達可以測量到±120km/h的目標，正負號代表遠離或靠近的運動方向。速度下限是±2km/h（約±0.6m/s），更低速度的目標，雷達也具備一定的探測能力，但由于需要過濾掉接近零速的地物雜波（即濾除極低速的誤報），所以弱目標的檢出率將會明顯下降。

注意這里的速度值都是指目標面向雷達的速度值，這個值小于等于目標的真實速度，見下圖。

問：有的廠家用到77GHz或80GHz的雷達，STS1-13選用24GHz頻段基于哪些考慮呢？

答：目前大多數國家（含中國）已經將76-79GHz劃分給汽車雷達專用，從法規上說，再將這個頻段用于其他用途都是不合規的。79-81GHz這個頻率段主要發達經濟體也在考察用于汽車雷達，目前沒有明確的法規指定應用方向，仍存在不確定性。而24.0~24.25GHz是已經劃分好的全球通用的ISM頻段，可放心使用。

77-80GHz頻段的空衰比24GHz嚴重，在公里級雷達中這一點逐漸突出出來，而且探測距離越遠，差距越明顯。

從現有的技術能力來說，77-80G頻段的射頻部分輸出功率偏低（例如13dBm），這么高頻率的功率放大器件成本較高，一般雷達廠家不會選用，轉而考慮使用多發射通道（例如TDM或DDM技術），但整體提升有限，汽車雷達目前用這類器件做出的產品測車距離大約是300-500米（20°視野）；24GHz頻段則有更為成熟的產業鏈，功率放大部分可達27dBm，同樣可考慮多通道設計，加上幾十個接收通道的接收機，雷達探測威力明顯更強。

（感謝閱讀，歡迎集成商接洽合作！）

審核編輯黃宇