毫米波雷达的原理和优点是什么?高手回答啊!

1、原理

毫米波振荡器产生毫米波（8mm）振荡，设其频率为f0，经隔离器加至环行器，再由天线定向辐射出去，并在空间以电磁波形式传播，当此电磁波在空间遇到目标（弹丸）时反射回来。

如果目标是运动的，则反射回来的电磁波频率附加了一个与目标运动速度vr成正比的多普勒频率fd，使反向回波频率变为f0±fd（目标临近飞行取“+”，目标远离飞行取“%”），此回波被天线接收下来，经环行器加至混频器，在混频器中与经环行器泄漏的信号（作为本振信号）f0进行混频。

混频器为非线性元件，其输出有多种和差频率，如fd，f0±fd，2f0±fd，…，等，经前置放大器选频得多普勒信号（频率为fd），再经长电缆（长50～100m）送至预处理系统的主放大器，主放大器附有自动增益控制与手动增益控制电路。手动增益用来调整放大器的总增益，自动增益控制用来增加放大器的动态范围。

2、优点

（1）小天线口径、窄波束：高跟踪和引导精度；易于进行低仰角跟踪，抗地面多径和杂波干扰；对近空目标具有高横向分辨力；对区域成像和目标监视具备高角分辨力；窄波束的高抗干扰性能；高天线增益；容易检测小目标，包括电力线、电杆和弹丸等。

（2）大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；具有宽的扩谱能力，减少多径、杂波并增强抗干扰能力；相邻频率的雷达或毫米波识别器工作，易克服相互干扰；高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。

（3）高多普勒频率：慢目标和振动目标的良好检测和识别能力；易于利用目标多普勒频率特性进行目标特征识别；对干性大气污染的穿透特性，提供在尘埃、烟尘和干雪条件下的良好检测能力。

（4）良好的抗隐身性能：当前隐身飞行器上所涂覆的吸波材料都是针对厘米波的。根据国外的研究，毫米波雷达照射的隐身目标，能形成多部位较强的电磁散射，使其隐身性能大大降低，所以，毫米波雷达还具有反隐身的潜力。

扩展资料：

适用需求：

（1）高精度多维搜索测量：进行高精度距离、方位、频率和空间位置的测量定位。

（2）雷达安装平台有体积、重量、振动和其它环境的严格要求：毫米波雷达天线尺寸小、重量轻，容易满足便携、弹载、车载、机载和星载等不同平台的特殊环境要求。

（3）目标特征提取和分类识别：毫米波雷达高分辨力、宽工作频带、大数值的多普勒频率响应、短的波长易获得目标细节特征和清晰轮廓成像等特点，适于目标分类和识别的重要战术要求。

（4）小目标和近距离探测：毫米波短波长对应的光学区尺寸较小，相对微波雷达更适于小目标探测。除特殊的空间目标观测等远程毫米波雷达外，一般毫米波雷达适用于30 km 以下的近距离探测。

（5）抗电子战干扰性强：毫米波窗口可用频段宽，易进行宽频带扩频和跳频设计。同时针对毫米波雷达的侦察和干扰设备面临宽频带、大气衰减和窄波束等干扰难题，毫米波雷达相对微波雷达具有更好的抗干扰能力。

参考资料来源：百度百科-毫米波雷达

自动驾驶从概念化走向现实世界似乎非常迅速，对于自动驾驶的定义，简单来说就是对大量交通数据进行运算，最终得到最优的行车路线和速度，车辆实现无人干预的自动行驶。但是最关键的技术难点却在于获取数据，所以雷达变成了自动驾驶不可或缺的硬件。自动驾驶汽车通过雷达将复杂的交通数据全部捕获。目前来说汽车上常见的雷达有两种，分别是毫米波雷达和激光雷达。雷达是一个熟悉又陌生的词，是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。所以，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

毫米波雷达

首先大家要明白什么是毫米波，毫米波实质上就是电磁波。毫米波的频段比较特殊，其频率高于无线电，低于可见光和红外线，频率大致范围是10GHz—200GHz。这是一个非常适合车载领域的频段。当前，比较常见的车载领域的毫米波雷达频段有三类。

A、24GHz，这个频段目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内，用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。这个频段也有缺点，首先是频率比较低，另外就是带宽比较窄，只有250MHz。

B、77GHz，这个频段的频率比较高，国际上允许的带宽高达800MHz。这个频段的雷达性能要好于24GHz的雷达，所以主要用来装配在车辆的前保险杠上，探测与前车的距离以及前车的速度，实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。

C、79GHz，这个频段最大的特点就是其带宽非常宽，要比77GHz的高出3倍以上，这也使其具备非常高的分辨率，可以达到125px。

雷达的振荡器会产生一个频率随时间逐渐增加的信号，这个信号遇到障碍物之后，会反弹回来，其时延是2倍距离/光速。返回来的波形和发出的波形之间有个频率差，这个频率差和时延是呈线性关系的：物体越远，返回的波收到的时间就越晚，那么它跟入射波的频率差值就越大。将这两个频率做一个减法就可得到二者频率的差频，通过判断差拍频率的高低就可以判断障碍物的距离。

精准度高，抗干扰能力强，则探测距离远 。呈广角探测 ，探测范围广，作用时速可达到120码以上，全天候工作，雨雪雾霾沙尘暴等恶劣天气均能开启正常使用。穿透能力强，安装也可完全隐蔽，不影响车辆整体外观，所以毫米波雷达技术更适用于汽车防撞领域。

激光雷达

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测激光信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后就可获得目标的有关信息：如目标距离、方位、高度、速度、姿态、形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。整套系统由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

激光雷达的工作原理与雷达相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。

激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没什么区别，由雷达发射系统发送一个信号经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度，可由反射光的多普勒频移来确定，也可测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度，这也是直接探测型雷达的基本工作原理。

虽然精度高稳定性强，但激光雷达通过发射光束进行探测，所以探测范围窄，光束受遮挡后就无法正常使用，因此在雨雪雾霾天，沙尘暴等恶劣天气不能开启受环境影响很大，没有穿透能力。探头必须完全外露才能达到探测效果，对于安装车辆来说影响车辆外形美观。

总结毫米波雷达和激光雷达之区别

毫米波雷达从上世纪起就已在高档汽车中使用，技术相对成熟。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点，且其引导头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，相比于激光雷达是大优势。毫米波雷达的缺点也十分直观，探测距离受到频段损耗的直接制约，想要探测的远就必须使用高频段雷达，也无法感知行人且对周边所有障碍物无法进行精准的建模。

激光雷达主要是通过发射激光束来探测周围的环境，车载激光雷达普遍采用多个激光发射器和接收器，建立三维点云图达到实时环境感知的目的。目前传统激光雷达技术已经很成熟，而固态激光雷达和混合固态激光雷达尚处于起步阶段，因此各企业当前在自动驾驶汽车使用的激光雷达多以机械式激光雷达为主。激光雷达的优势在于其探测范围更广，探测精度更高。但是缺点也很明显：在雨雪雾等极端天气下性能较差、采集的数据量过大、成本太高。

二者虽然自身都有着不同的优缺点，单独工作也很难完成自动驾驶任务，所以目前的自动驾驶车辆都是用两者结合，既可以弥补对方的缺点，还能节约成本。

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