雷達(dá)的工作原理是什么?雷達(dá)技術(shù)有哪些應(yīng)用場(chǎng)景?

雷達(dá)是一種探測(cè)裝置，通過(guò)雷達(dá)可以對(duì)一定范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。為增進(jìn)大家對(duì)雷達(dá)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)雷達(dá)的工作原理以及雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景予以介紹。如果你對(duì)雷達(dá)或是本文內(nèi)容具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、雷達(dá)原理

各種雷達(dá)的具體用途和結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本形式是一致的，包括:發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、接收機(jī)、接收天線，處理部分以及顯示器。還有電源設(shè)備、數(shù)據(jù)錄取設(shè)備、抗干擾設(shè)備等輔助設(shè)備。

雷達(dá)所起的作用跟眼睛和耳朵相似，當(dāng)然，它不再是大自然的杰作，同時(shí)，它的信息載體是無(wú)線電波。 事實(shí)上，不論是可見(jiàn)光或是無(wú)線電波，在本質(zhì)上是同一種東西，都是電磁波，在真空中傳播的速度都是光速C，差別在于它們各自的頻率和波長(zhǎng)不同。其原理是雷達(dá)設(shè)備的發(fā)射機(jī)通過(guò)天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波;雷達(dá)天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進(jìn)行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息(目標(biāo)物體至雷達(dá)的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。

測(cè)量速度原理是雷達(dá)根據(jù)自身和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的頻率多普勒效應(yīng)。雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波頻率與雷達(dá)發(fā)射頻率不同，兩者的差值稱為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離變化率。當(dāng)目標(biāo)與干擾雜波同時(shí)存在于雷達(dá)的同一空間分辨單元內(nèi)時(shí)，雷達(dá)利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測(cè)和跟蹤目標(biāo)。測(cè)量目標(biāo)方位原理是利用天線的尖銳方位波束，通過(guò)測(cè)量仰角靠窄的仰角波束，從而根據(jù)仰角和距離就能計(jì)算出目標(biāo)高度。

測(cè)量距離原理是測(cè)量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時(shí)間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成雷達(dá)與目標(biāo)的精確距離。

二、雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

雷達(dá)感知可以支持非常豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。比如，毫米波雷達(dá)就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車(chē)輔助駕駛領(lǐng)域，用以檢測(cè)行人和前車(chē)，實(shí)現(xiàn)防撞預(yù)警。此外，如上圖所示，雷達(dá)在居家、智能大廈、自動(dòng)駕駛以及可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域也有很多潛在的應(yīng)用。

以智能家居場(chǎng)景為例，雷達(dá)傳感器可以被用于開(kāi)關(guān)控制、入侵檢測(cè)、智能開(kāi)門(mén)器等方面，方便大眾生活。在音響系統(tǒng)中，雷達(dá)能夠探測(cè)到某一區(qū)域的人與音響之間的距離，從而調(diào)整音響在某個(gè)區(qū)域的聲音大小;在空調(diào)系統(tǒng)中，雷達(dá)可以根據(jù)人的遠(yuǎn)近，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度;當(dāng)雷達(dá)探測(cè)到吹風(fēng)機(jī)離頭發(fā)太近時(shí)，還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)吹風(fēng)機(jī)的溫度。

隨著新型低功耗、小型化雷達(dá)傳感器的誕生和產(chǎn)品化，雷達(dá)技術(shù)在各種智能設(shè)備和消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用將成為一種必然趨勢(shì)。

科研人員已在推動(dòng)雷達(dá)感知技術(shù)的新型應(yīng)用方面開(kāi)展研究工作。讓我們結(jié)合一些具體的應(yīng)用場(chǎng)景，來(lái)一探究竟吧。

1、人體體征檢測(cè)

呼吸和心跳是非常重要的人體生命體征，可以借助雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。與傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備或可穿戴設(shè)備相比，利用雷達(dá)探測(cè)人體體征非常便捷，無(wú)需受檢測(cè)者穿戴任何設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)非接觸式的檢測(cè)。該技術(shù)可以被應(yīng)用在人的檢測(cè)，睡眠監(jiān)測(cè)和情緒管理等場(chǎng)景中，并結(jié)合兒童或老人的家庭看護(hù)等應(yīng)用發(fā)揮重要作用。

我們?cè)谶@一技術(shù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展順利，結(jié)合特定的波段，可以做到隔墻實(shí)現(xiàn)人體檢測(cè)。

2、運(yùn)動(dòng)識(shí)別

雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)是對(duì)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)，可以利用目標(biāo)回波的多普勒效應(yīng)來(lái)觀測(cè)和解讀目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度;在使用多通道傳感器時(shí)，還可以從不同的視角觀察目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)從不同的視角采集目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并結(jié)合瞬時(shí)信息和歷史信息進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的分辨。在下圖所示的例子中，當(dāng)人的手臂做不同運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同動(dòng)作產(chǎn)生了不同的微多普勒模式，結(jié)合運(yùn)動(dòng)的能量特性等特征可以實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)的分辨。

利用雷達(dá)識(shí)別運(yùn)動(dòng)的技術(shù)可以應(yīng)用在不同的場(chǎng)景中。比如在體育運(yùn)動(dòng)中，可以借用這項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)人和球類的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡。在居家環(huán)境下，還可以做人體摔倒檢測(cè)，用于預(yù)防老人摔倒。目前，我們的技術(shù)已經(jīng)可以通過(guò)處理雷達(dá)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和軌跡的解讀。

3、手勢(shì)識(shí)別交互

人機(jī)交互是雷達(dá)技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，如手勢(shì)識(shí)別交互。利用雷達(dá)采集的距離、多普勒信息，以及快速采樣獲得的手動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)歷史信息，雷達(dá)可以很好地展現(xiàn)手的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特性，并可以從不同的角度觀測(cè)手的運(yùn)動(dòng)。另外，從雷達(dá)反射回波的幅度形狀等信息中也可以得到手勢(shì)的散射特性。處理算法結(jié)合這些特征，可以很好地復(fù)現(xiàn)手勢(shì)。

我們將這一領(lǐng)域的研究工作與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了十種不同手勢(shì)的識(shí)別。

4、多傳感器的融合

在雷達(dá)傳感器與其它傳感器的融合方面，我們的目標(biāo)是通過(guò)結(jié)合不同傳感器的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更可靠的判斷。目前我們已經(jīng)開(kāi)展了雷達(dá)和視頻傳感相結(jié)合的工作。舉個(gè)具體的例子，相機(jī)在檢測(cè)玻璃時(shí)會(huì)有困難，而雷達(dá)卻能檢測(cè)到。兩者相結(jié)合，可以更可靠地支持避障等應(yīng)用。

以上便是此次帶來(lái)的雷達(dá)相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)雷達(dá)已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!