聚焦4D成像雷达,引领毫米波雷达新风向

2023-07-10

4d毫米波雷达原理

4d毫米波雷达原理如下:

在汽车智能化发展道路中,感知系统是至关重要的一环,理想的自动驾驶系统需要全天候、全覆盖、全目标、全工况的感知。当前的自动驾驶技术水平离理想目标还有较大差距,为了实现高阶自驾,需要在全频段上构建感知系统,有效融合各频段传感器的优势,为规划控制提供准确有效的信息。

现阶段自动驾驶技术中,主要用到的传感器有摄像头、激光雷达和毫米波雷达。摄像头的光谱从可见光到红外光谱,是最接近人眼的传感器,有丰富的语义信息,在传感器中具有不可替代的作用,比如红绿灯识别、交通标识识别,都离不开摄像头的信息。激光雷达器件较为成熟,905nm波段广泛应用,能获得丰富的场景立体空间信息。

从频谱可以看到,激光在频谱上和可见光较为高梁接近,因此和可见光有着相似的粒子特性,容易受到恶劣天气的影响。而毫米波雷达波长为3.9mm附近,是这几种传感器中波长最长的传感器,全天候性能最好,且具备速度探测优势。

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摄像头和激光雷达由于有较为丰富的信息,前戚雹运期的自动驾驶感知研究主要集中这两类传感器,毫米波由于分辨率不足导致其在使用上存在局限性。近年来,各大毫米波肆码厂商在4D毫米波雷达上加大投入,在超宽带和大天线阵列两个方向上取得了一些进展,这使得4D毫米波的研究成为了自动驾驶研究的热点之一。

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4D毫米波雷达突破了传统雷达的局限性

随着毫米波芯片技术的发展,应用于车载的毫米波雷达系统得到了大规模应用,然而传统雷达系统面临着以下缺陷:

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近些年来雷达技术快速发展,为了突破传统雷达的性能瓶颈,技术人员们开始将精力更来自多聚焦于新体制、新概念雷达,希望通过开发新模式及新概念雷达,来实现雷达技术的突破和性能的飞跃。中国电子科技集团公司第14研究井这升理所,在珠海航展上一口气带来了三款新概念雷达参展,分别是量子雷达、微波光子雷达和太赫兹雷达,那首型终如子修克渐缺么这三种雷达到底是什么个原理?

1.量子雷达:跟量子通信是两码事

一提到量子雷达,很多人首先会想到最近几年特别受公众关注的国产量子通信技术,那么量子雷古配小又做技具阻达跟量子通信真的有什么直接联系吗?其实不然。

所谓量360问答子通信,是利用成对光子之间的量子纠缠效应实现远距离通信的,而现早标商部具降温胡在我们所说的量子雷达,并未应用光子对纠缠效应。所谓量子雷达,是对发射雷达信号返回的信号,进行单个光子(量子化)的处理和分析,从而获得目标信息的技术。通俗点说,所谓量子雷达,是利用单光子温川江守余信号处理技术替代传统信号处理技术的一种革命,雷达探测,其实最重要的就是如何准确解读出回波中含有的目标信息,信号处理就是解读信息的手段,手段越先进,信号解读越准,雷达探测能力自然就会越高。通过量子雷达创新信号处理方式,该雷达的探测劳类河零蛋齐节协让州能力相比传统体制雷达,有了本质的提升。也就是说,量子雷达和量子通信,其实是两码事。

量子雷达的单光子检测和处理技右责谓术,其实可以应用于许多现有善该布岁室确纸体制和概念的雷达,比如激光雷达,可以利用量子雷达单光子处理技术,实现对原有激光雷达探测距离的增程,比如原先60千米的探测距离,应用量子雷达技术处理后,可以提升一倍以上。

量子雷达相比现有的雷达,有其显著优点,第一是二跟济聚重量轻、功耗低,可以有效降低整个雷达探测系统的功耗,将其应用于多种轻型平台,使得轻型平台的探测性能相比现在大幅提升。其次声世呀区题飞存川帮血以是能够解决传统雷达在低可见目标检测方面的问题,众所医互周知隐身目标是通过吸收和散射折射削弱雷天序达回波信号来实现隐身的,但脱企我北完龙底接制板量子雷达的特性使得雷达对削弱的回波信号解析解读能力大大增强,这对于隐身战机目标而言是致命的威胁,意味着它的隐身手段将失去作用。第三,量子雷达在电子对抗方序他为守丰至朝面具有极强的能力,量子信息技术中的信息载体为单个量子,信号的产生、调制和接收、检测的对租枝象均为单个量子,因此整个接收系统具有极高的灵敏度,即量子接收系统的噪声基底极低,相比经典雷达的接收机,噪声基底能够降低若干个数量级,其探测灵敏度高,同时利用传统的频率阻塞干扰等面至贵采爱极手段极难进行干扰。第五,量子雷达具备远程探测潜力,由于量子接收系统噪声低,因此可以分析“听”到更远距离上的回波信号,探测距离可以大幅提升。14所早足演任黄三菜曲个一便在试验中曾实现量子雷达样机132千米的远程探测,创造了这一领域目前的世界纪录。

目前,士把九屋送利用雷达发射经典态的电磁波,在接收机处使用量子增强检测技术以提升雷达系统的性能的量子雷达,技术上已经比较成熟,主要关键技术有一定突破,但应用纠缠态原理的量子雷达,还有许多关键的理论和技术问题尚未解决,距离展开研制为时尚远。这也是为何说量子雷达和量子通信不是一码事的主要原因所在。

目前,14所已经研发出国内首部单光子检测量子雷达样机,探测距离世界领先。

2.微波光子雷达

传统雷达以电子为载体实现信号的产生和处理,分辨率和处理速度因电子器件的带宽限制而存在提升瓶颈,难以满足未来应用对高性能雷达的需求。而微波光子雷达,以光子为信息载体,利用丰富的光谱资源和灵活的光子技术,能够更好、更快地产生和处理雷达宽带信号,具有快速成像、高分辨率和清晰辨识目标的能力。

微波光子雷达的长处在于成像,可以成为一种非常优异的成像体制雷达。它的优点之一是带宽很宽,是传统雷达的至少几十倍。带宽越宽,意味着在同等雷达天线孔径下,微波光子雷达的分辨率要远远超出传统雷达,分辨率越高者辩,意味着微波光子雷达可以对目标进行精细结构和特征的快速识别,使其不仅能够应用于作战平台对小型化目标的实时辨识,也能为无人智能设备提供准确的环境信息,在军民两栖领域具有重要意义。

据14所专家王宏哲先生介绍,该所已经成功研制出毫米波大动态宽带微波光子雷达,并对民航客机完成了高分辨率成像,相比于国际上已报道的微波光子雷达,14所的雷达样机接收动态提升了4倍,同时分辨率提高了100倍。该雷达可以有效克服传统电子器件的技术瓶颈,改善和提高传统雷达多项技术性能,未来应用前景十分广阔。

3.太赫兹雷达:近距离探测神器

太赫兹雷达,就是采用太赫兹波段作为工作波段的一种新体制探测雷达。所谓太赫兹(THz)波介于毫米波与红外之间,称为亚毫米波或者远红外光,处于从电子学向光子学的过渡区,也就是说处在目前的雷达波探测和光学红外探测两种手段之间。相比目前使用的雷达波,比如精度很高,用于精确武器制导的X波段(常用于战斗机火控雷达),太赫兹波的波段更短,这意味着它能实现更大的信号带宽(这样输出能力就强,也更难被敌军干扰)、天线波束可以做的很窄(这样探测精度比X波段火控雷达还要高出一个级别)。更精确、更能抗干扰,意味着它比X波段更有优势。如果用太赫兹体制来做成像雷达,更能得到比X波段火控雷达更精细的图像。同时,与波长比太赫兹波更短的红外光学探测波段相比,太赫兹波也有优势,它能穿透红外光学探测穿透不了的烟雾、沙尘等遮蔽,能够在敌军武器装备释放干扰弹、烟雾的情况下,也准确地侦测到目标。此外,太赫兹雷达还具有载频高、合成孔径长度小、成像速度快的优点,可以实现对运动目标的视频成像和跟踪。将其用于高速低空侦察系统或武器,是一个可能的应用方向。目前,太赫兹雷达的缺点在于容易被大气对流层吸收,探测距离近,据14所专家介绍,目前可靠的有效作用距离仅为几千米。这是其最主要的问题。

飞机雷达照了人会怎么样?

飞机雷达照射在人身上会对人体造成一些伤害,如果照射时间不长,多喝绿茶等抗辐射的东西,对身体不会有太大伤害;如果照射时间较长,身体可能会感到不适,头晕目眩,呕吐,乏力等等,严重的话可能会影响生育,建议尽早去医院接受治疗。

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雷达的辐射量虽然较大,但照射时间不长的话,也不至于影响到身体健康,雷达其实是无线的波形,通过对热反射达到扫描到机械物体的目的,如果身上没有特殊的金属物体,不会对身体造成影响的。如果照射时间较长,身体可能会感到不适,眩晕,呕吐,乏力等等,建议尽早去医院接受治疗,严重的容易对人体的造血细胞还有淋巴细胞造成伤害,更严重的话可能会影响生育。

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根据世界卫生组织WHO关于电磁场与公众健康:雷达和人体健康研究报告, 雷达通常工作在300MHz-15GHz频率(米波雷达-毫米波雷达),其中10GHz以下的电磁波可以穿透人体,被组织吸收,并转换成热量。可以参考家用微波炉(工作在2.45GHz)加热肉,其比吸收入(SAR)用W/kg来衡量。

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世卫组织认为4W/kg是对人体造成热伤害的最低剂量。10GHz以上频率的电磁波难以穿透组织,绝对部分会被皮肤吸收,所以SAR使用W/m2来衡量的。世卫组织认为1kW/m2是对人体造成伤害的最低剂量,可能造成白内障或皮肤烧伤。

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