雷达的工作原理是什么?雷达技术有哪些应用场景?

雷达是一种探测装置，通过雷达可以对一定范围内的目标进行探测。为增进大家对雷达的认识，本文将对雷达的工作原理以及雷达技术的应用场景予以介绍。如果你对雷达或是本文内容具有兴趣，不妨和小编一起继续往下阅读哦。

一、雷达原理

各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

雷达所起的作用跟眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。

测量速度原理是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。测量目标方位原理是利用天线的尖锐方位波束，通过测量仰角靠窄的仰角波束，从而根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量距离原理是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成雷达与目标的精确距离。

二、雷达技术的应用场景

雷达感知可以支持非常丰富的应用场景。比如，毫米波雷达就已经被广泛应用在汽车辅助驾驶领域，用以检测行人和前车，实现防撞预警。此外，如上图所示，雷达在居家、智能大厦、自动驾驶以及可穿戴设备等领域也有很多潜在的应用。

以智能家居场景为例，雷达传感器可以被用于开关控制、入侵检测、智能开门器等方面，方便大众生活。在音响系统中，雷达能够探测到某一区域的人与音响之间的距离，从而调整音响在某个区域的声音大小;在空调系统中，雷达可以根据人的远近，自动调节室内温度;当雷达探测到吹风机离头发太近时，还可以自动调节吹风机的温度。

随着新型低功耗、小型化雷达传感器的诞生和产品化，雷达技术在各种智能设备和消费类电子产品中的应用将成为一种必然趋势。

科研人员已在推动雷达感知技术的新型应用方面开展研究工作。让我们结合一些具体的应用场景，来一探究竟吧。

1、人体体征检测

呼吸和心跳是非常重要的人体生命体征，可以借助雷达技术进行检测。与传统医疗设备或可穿戴设备相比，利用雷达探测人体体征非常便捷，无需受检测者穿戴任何设备，从而实现非接触式的检测。该技术可以被应用在人的检测，睡眠监测和情绪管理等场景中，并结合儿童或老人的家庭看护等应用发挥重要作用。

我们在这一技术领域的研究进展顺利，结合特定的波段，可以做到隔墙实现人体检测。

2、运动识别

雷达的优势是对运动的检测，可以利用目标回波的多普勒效应来观测和解读目标的运动状态，如运动方向和运动速度;在使用多通道传感器时，还可以从不同的视角观察目标的运动。通过从不同的视角采集目标的运动状态，并结合瞬时信息和历史信息进行分析，从而实现对复杂运动的分辨。在下图所示的例子中，当人的手臂做不同运动时，不同动作产生了不同的微多普勒模式，结合运动的能量特性等特征可以实现不同运动的分辨。

利用雷达识别运动的技术可以应用在不同的场景中。比如在体育运动中，可以借用这项技术检测人和球类的运动状态和运动轨迹。在居家环境下，还可以做人体摔倒检测，用于预防老人摔倒。目前，我们的技术已经可以通过处理雷达数据，实现人体运动状态和轨迹的解读。

3、手势识别交互

人机交互是雷达技术的另一个重要应用领域，如手势识别交互。利用雷达采集的距离、多普勒信息，以及快速采样获得的手动态运动历史信息，雷达可以很好地展现手的动态运动特性，并可以从不同的角度观测手的运动。另外，从雷达反射回波的幅度形状等信息中也可以得到手势的散射特性。处理算法结合这些特征，可以很好地复现手势。

我们将这一领域的研究工作与机器学习相结合，已经实现了十种不同手势的识别。

4、多传感器的融合

在雷达传感器与其它传感器的融合方面，我们的目标是通过结合不同传感器的优势，实现更可靠的判断。目前我们已经开展了雷达和视频传感相结合的工作。举个具体的例子，相机在检测玻璃时会有困难，而雷达却能检测到。两者相结合，可以更可靠地支持避障等应用。

以上便是此次带来的雷达相关内容，通过本文，希望大家对雷达已经具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!