「2019-2」【每周分享】微波雷达是什么东西?
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2019-02-25
什么是微波雷达?
微波雷达就是可以发射微波的雷达,它通过发射和接收反弹回来的微波,来测得目标的距离、速度和角度。
但其实,能测距的东西有很多,像超声波、红外线和激光雷达。
不过,超声波和红外线的穿透力超差,一张纸都穿不过。
激光雷达会用在无人车上检测障碍物,但只要一下雨,它就以为身边全是障碍。
而微波雷达就不一样了,它可以选择穿透,反射还是吸收。
遇到玻璃塑料瓷器,微波就穿透它们,遇到水和食物,微波就会被吸收(微波炉就是这么加热的),而遇到金属,就会反射。
那微波雷达是如何检测物体的?
测距原理:
雷达会发射锥形的波,波束撞到障碍物会反弹回来。雷达再计算发射到弹回来的时间差,来判断距离。
发射方式有很多种,一种是脉冲发射,也就是一下一下地发,就像拧水龙头,开一下,关一下。
但如果在距离很近时,开关的频率就会很高,功耗会巨大,所以一般用另一种方法——调频连续波雷达(FMCW)。
FMCW功耗没那么大,就像慢慢地拧水龙头,水流会慢慢变大,又慢慢变小。这也是现在多数微波雷达用的方法。
测速原理
还记得初中物理学过的多普勒效应吗?波源和人有相对运动时,人接收到的波的频率会不同。
微波雷达的就利用这种效应来测速。不同速度的物体,反射回去的波的频率也会不同,通过检测频率差,就能知道目标的移动速度了。
但这只能测出径向速度。想要测得切向速度,还要知道角度信息,然后微分得到。
测角原理
测角度超简单,只要知道目标在哪,就知道角度了嘛。
所以雷达需要发射好几束波,通过触碰到目标的两束波的相位差,来计算它的角度。
有了这些数据,很多生活中的难题都可以解决。
像在汽车上装个微波雷达,不仅能测量车距,可以安心地倒车,还能测其他车和自己的相对速度,避免追尾。
现在很多无人车也都会配备微波雷达。
更牛的是,这玩意虽然没有眼睛,也能知道面前的是什么东西!
我们放个苹果橘子上去,它都能判断这是啥!
甚至能分辨杯子装着可乐还是空气。
这和距离角度速度都无关啊,怎么判断的?
因为橘子苹果可乐的颜色和成分不同,对电磁波的反射能力也不同,所以雷达就能通过这个特性来分辨它们。
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