毫米波雷達(dá)原理
毫米波雷達(dá)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(jī)通過(guò)雷達(dá)天線發(fā)射,遇到障礙物反射,再由接收機(jī)接收。根據(jù)收發(fā)之間的時(shí)間差測(cè)得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)。在特大暴雨時(shí),雷達(dá)性能會(huì)降低,減少其監(jiān)測(cè)范圍。總而言之,上述防護(hù)系統(tǒng)備有優(yōu)缺點(diǎn),沒(méi)有哪一套系統(tǒng)能夠獨(dú)立解決全部問(wèn)題。
毫米波雷達(dá)優(yōu)勢(shì)
市場(chǎng)需求能夠促進(jìn)技術(shù)發(fā)展。為了彌補(bǔ)上述系統(tǒng)的不足,毫米波雷達(dá)逐漸走進(jìn)安防領(lǐng)域。隨看技術(shù)的進(jìn)步,器件成本的下降,原本用于軍事領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)用于安防已不是問(wèn)題。
新型毫米波安防雷達(dá)采FMCW技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)空間無(wú)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(wú)速度盲點(diǎn)、高距離分辨力、良好的抗干擾性能等優(yōu)點(diǎn)。與紅外對(duì)射系統(tǒng)相比,安防雷達(dá)提供的是一個(gè)具有一定高度和厚度的連續(xù)的毫米波雷達(dá)墻,沒(méi)有鉆越和跳越的可能。與線纜型系統(tǒng)相比,安防雷達(dá)不僅能對(duì)侵入目標(biāo)進(jìn)行定位,而且可以獲取監(jiān)控場(chǎng)景內(nèi)移動(dòng)物體的速度、方向、距離、角度信息, 24 小時(shí)無(wú)間隙監(jiān) 1 空。與具有同步變焦激光補(bǔ)光燈的高速球型攝像機(jī)配合,可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤,不僅可以立即定位入侵點(diǎn)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(dá)的優(yōu)勢(shì)在于,單臺(tái)雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn) 360 ”區(qū)域覆蓋,任何具有一定表面積的物體進(jìn)入雷達(dá)防護(hù)區(qū)域,都能夠被探測(cè)到,目前毫米波雷達(dá)探測(cè)范圍可達(dá) 3Km 統(tǒng),優(yōu)勢(shì)明顯。并可以自由劃分防區(qū),實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警的目的。用于油庫(kù)、油田、碼頭等擁有較大場(chǎng)地的企業(yè)安防系統(tǒng),優(yōu)勢(shì)明顯。
毫米波雷達(dá)主要特點(diǎn)
毫米波雷達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景
①導(dǎo)彈制導(dǎo):毫米波雷達(dá)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(diǎn),能滿足彈載環(huán)境要求。當(dāng)工作頻率選在35吉赫或94吉赫時(shí),天線口徑一般為10~20厘米。此外,毫米波雷達(dá)還用于波束制導(dǎo)系統(tǒng),作為對(duì)近程導(dǎo)彈的控制。
②目標(biāo)監(jiān)視和截獲:毫米波雷達(dá)適用于近程、高分辨力的目標(biāo)監(jiān)視和目標(biāo)截獲,用于對(duì)低空飛行目標(biāo)、地面目標(biāo)和外空目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
③炮火控制和跟蹤:毫米波雷達(dá)可用于對(duì)低空目標(biāo)的炮火控制和跟蹤,已研制成94吉赫的單脈沖跟蹤雷達(dá)。
④雷達(dá)測(cè)量:高分辨力和高精度的毫米波雷達(dá)可用于測(cè)量目標(biāo)與雜波特性。這種雷達(dá)一般有多個(gè)工作頻率、多種接收和發(fā)射極化形式和可變的信號(hào)波形。目標(biāo)的雷達(dá)截面積測(cè)量采用頻率比例的方法。利用毫米波雷達(dá),對(duì)于按比例縮小了的目標(biāo)模型進(jìn)行測(cè)量,可得到在較低頻率上的雷達(dá)目標(biāo)截面積。此外,毫米波雷達(dá)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(dá)的兩個(gè)應(yīng)用
1、汽車
由于毫米波雷達(dá)的距離遠(yuǎn)、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(yuǎn)遠(yuǎn)勝出。相比激光,1000塊左右的價(jià)格也是大大勝出。所以現(xiàn)在仍然是主流技術(shù)。
激光雷達(dá)在拼命的技術(shù)革新,想把價(jià)格降下來(lái)。由于技術(shù)和價(jià)格的迅速普及,原來(lái)只有50萬(wàn)以上的車才有的毫米波雷達(dá),現(xiàn)在十幾萬(wàn)的車上也慢慢開(kāi)始裝了,而且,telsa這樣ADAS領(lǐng)導(dǎo)者,也開(kāi)始從汽車?yán)走_(dá)廠商挖技術(shù)主管,并且在九月份開(kāi)始裝配到它的電動(dòng)車上了。可以看出來(lái),毫米波雷達(dá)在汽車上的應(yīng)用還是主流技術(shù)。
2、無(wú)人機(jī)
我們常講,汽車和無(wú)人機(jī)其實(shí)是很像的:高速移動(dòng),安全第一。
高速,必然要求,探測(cè)距離足夠遠(yuǎn)。安全,必然要求檢測(cè)方法的魯棒性,和受環(huán)境影響小。
當(dāng)然在某些應(yīng)用里,無(wú)人機(jī)的環(huán)境比汽車也要復(fù)雜一點(diǎn)。
毫米波雷達(dá)在軍事有人機(jī)、無(wú)人機(jī)早已大規(guī)模應(yīng)用。
其在無(wú)人機(jī)的第一個(gè)應(yīng)用,也是目前市場(chǎng)最大的,是植保無(wú)人機(jī)的定高應(yīng)用。
我們知道gps和氣壓計(jì)測(cè)的是海拔高度,而植保時(shí),我們希望無(wú)人機(jī)在作物上方固定的高度飛行,無(wú)論地面和植被是否起伏。這個(gè)也叫仿地飛行。這種應(yīng)用有很多的解決方案,比如我們說(shuō)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(huì)受到很大干擾。
目前來(lái)看,基于毫米波雷達(dá)的高度計(jì),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。基于波束,而不是點(diǎn)反射,高度恰恰反映植被葉片高度。
無(wú)人機(jī)方面第二個(gè)應(yīng)用就是避障。
這個(gè)同樣是一個(gè)多種傳感器爭(zhēng)奪的戰(zhàn)場(chǎng)。但是我們講毫米波雷達(dá)有不受光線影響、作用距離有非常大、可靠等優(yōu)勢(shì),而這些優(yōu)勢(shì)在軍事有人機(jī)、汽車、無(wú)人機(jī)方面都被證明。
當(dāng)然,雷達(dá)的分辨力確實(shí)較低。但是我們講過(guò),由于陣列天線的優(yōu)勢(shì),其實(shí)這個(gè)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(guó)這個(gè)避障比賽里,我們用毫米波雷達(dá)是得了第一的。所以請(qǐng)大家也有信心。這里有一個(gè)對(duì)比圖,大家可以看一看。
所以我們說(shuō)毫米波雷達(dá)是有很大的調(diào)整空間的,比如波束寬度、作用距離、價(jià)格等。我們相信毫米波雷達(dá)在無(wú)人機(jī)測(cè)高、避障上優(yōu)勢(shì)很明顯,但也有需要光學(xué)來(lái)補(bǔ)充的地方。因此,我們提出這樣一個(gè)架構(gòu),使用毫米波雷達(dá)進(jìn)行360度避障,和高度測(cè)量。
當(dāng)然這樣的架構(gòu)下,也需要更強(qiáng)的飛控處理平臺(tái)和技術(shù)。
毫米波雷達(dá)應(yīng)用方案舉例
油庫(kù)油并,經(jīng)常會(huì)有偷油人員,并且油屬于易燃物品,所以油庫(kù)油并的安全防范至關(guān)重要。毫米波雷達(dá)監(jiān)控方案非常適合這類場(chǎng)景。
工作原理:操作員可以在客戶端把雷達(dá)覆蓋的區(qū)域劃分為幾個(gè)防區(qū)、如安全區(qū)、預(yù)警區(qū)、和威脅區(qū)。當(dāng)有可疑人員靠近油庫(kù)油并進(jìn)入預(yù)警區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生預(yù)警,并智能驅(qū)動(dòng)攝像頭進(jìn)行跟拍。當(dāng)進(jìn)入威脅區(qū)時(shí),將會(huì)觸發(fā)最高等級(jí)的安防警報(bào),聯(lián)動(dòng)聲光電設(shè)備。這樣安保人員就會(huì)及時(shí)采取有效措施。避免財(cái)產(chǎn)損失。在雷達(dá)的防護(hù)區(qū)域內(nèi)都會(huì)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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