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60G生物感知雷达
2022-04-21 1935

使用60GHz频率的优势和挑战
面临的挑战
从工程角度来看,雷达系统中60GHz频率应用目前仍然存在一些挑战。
一大挑战是在视野(FOV)边缘追踪目标会变得困难,因为越靠近FOV中心,反射信号强度越强,所以边缘的反射信号强度最弱。这是一个众所周知的情况,不过可以通过使用多个雷达系统传感器来补偿。
另一个挑战涉及雷达系统用于确定哪些是跟踪目标,哪些是背景干扰的算法。 就好像在一个杂乱的背景环境中的静止目标(例如,几个人在桌边长时间坐着),传统的多普勒域处理法有时就会错误地将静止目标归类为背景干扰。
而60GHz频率设计的雷达系统的潜在好处可能会远远超越这些挑战。
优势
60GHz频率的开发应用有一些潜在的好处。首要的一个是与频率本身所固有的因素无关,而是由于其它已成功应用的无线电频率拥塞的事实:比如Wi-Fi的频率是较低的2.4GHz和5GHz,由于这些频率上的高拥塞,Wi-Fi网络承受日益渐多的性能问题。而60GHz频率目前基本不存在拥塞的烦恼,因此可以保障更好的信号完整性。
还有一个相关的好处是,不需执照的60GHz频率可提供高达9GHz的频谱 - 比起那些不需执照的较低频率所能提供的带宽高出许多倍。这也支持了60GHz频率保障更好信号完整性的说法。
在过去十年中,人们对于60GHz的关注和研究主要集中在无线通信上。然而,对于诸如雷达系统之类的领域,60GHz频率具有的大带宽可以提供更精准的雷达读数,从而将雷达的用途拓展至人数统计,楼宇自动化,工作场所和周边安全等等以前不曾广泛实施的应用。
60GHz频率的另一个好处来自其波长较短。 60GHz频率的短波长不大可能穿过墙壁和建筑物(2.4GHz Wi-Fi信号可以)。曾经这被视为一个缺陷,因为以往我们主要通过通信系统的视角来看待频率,所以我们寻求那些可以穿过墙壁和建筑物的无线电信号(例如,蜂窝网络和Wi-Fi网络)。 在许多情况下我们的确渴望信号能够穿过墙壁,但是,随着当下广播电视,无线通信等无线电信号的激增,将信号保持在特定空间的需要也在不断增加。
有几个因素会影响到信号是否能穿透固体(比如建筑物的墙壁),其中一些与信号的波长有关。 无线信号是否可以穿透诸如建筑物墙壁的物理屏障在很大程度上取决于墙壁的材料。只要墙壁不是由高导电金属或极其致密的材料(砖块,混凝土等)制成,Wi-Fi信号从家里的一个房间传播到另一个房间通常没有任何问题。
最常见的射频和微波信号 - 例如AM/FM无线电信号,电视信号,蜂窝信号和Wi-Fi信号 – 勾画出从几米的波长降序排列到Wi-Fi信号所用的12毫米波长的一些相对较长波长的应用。对于具有这些波长级别的信号来说,通常的建筑物墙壁实际上是“透明的”,它们穿过墙壁就像光线穿过玻璃一样地容易。然而,在信号频率较高的情况下,墙壁就变得不再像让光线穿过的玻璃窗,而更像是一扇关闭的门。