远看细节——从侧面看,甚至直接穿过障碍物——是雷达尚未完全实现的承诺。没有一个雷达频段可以做到这一切,但是一个可以在多个频段同时运行的系统可以非常接近。例如,K 和 W 等高频段可以提供高分辨率,并且可以准确估计目标的位置和速度。但它们无法穿透建筑物的墙壁或看到角落;更重要的是,它们容易受到大雨、大雾和灰尘的影响。
UHF 和 C 等较低频段不太容易受到这些问题的影响,但它们需要更大的天线元件并且可用带宽更少,这会降低距离分辨率——区分具有相似方位但不同范围的两个物体的能力。对于给定的角分辨率,这些较低的频带还需要大孔径。通过将这些不同的频段组合在一起,我们可以平衡一个频段的弱点与其他频段的优势。
不同的目标对我们的多频段解决方案提出了不同的挑战。汽车前部对 UHF 波段的雷达横截面或有效反射率比对 C 和 K 波段的要小。这意味着使用 C 和 K 波段将更容易检测到正在靠近的汽车。此外,与在 C 和 K 波段相比,在 UHF 波段,行人的横截面在他或她的方向和步态变化方面表现出的变化要小得多。这意味着人们将更容易被 UHF 雷达探测到。
此外,当散射体表面有水时,物体的雷达横截面会减小。这减少了在 C 和 K 波段测量的雷达反射,尽管这种现象不会显着影响 UHF 雷达。
另一个重要的区别在于较低频率的信号可以穿透墙壁并穿过建筑物,而较高频率的信号则不能。例如,考虑一堵 30 厘米厚的混凝土墙。雷达波穿过墙壁而不是从墙壁反射的能力是波长、入射场的偏振和入射角的函数。对于 UHF 频段,在大范围的入射角上,传输系数约为 –6.5 dB。对于 C 和 K 频段,该值分别降至 –35 dB 和 –150 dB,这意味着只有很少的能量可以通过。
如前所述,雷达的角分辨率与使用的波长成正比。但它也与孔径的宽度成反比,或者对于天线的线性阵列,与阵列的物理长度成反比。这就是为什么毫米波(例如 W 和 K 波段)可以很好地用于自动驾驶的原因之一。基于两个 77-GHz 收发器、孔径为 6 cm 的商用雷达单元可为您提供大约 2.5 度的角分辨率,比典型的激光雷达系统差一个数量级以上,对于自动驾驶来说太少了。在 77 GHz 下实现激光雷达标准分辨率需要更大的孔径——例如 1.2 米,大约是汽车的宽度。