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毫米波雷達技術與設計(車載雷達及傳感器技術的應用) 版權信息
- ISBN：9787030729842
- 條形碼：9787030729842 ; 978-7-03-072984-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
毫米波雷達技術與設計(車載雷達及傳感器技術的應用) 本書特色
雷達技術在民用領域的應用正變得活躍，微波雷達相關優秀專業書籍開始出現在市面上，但是毫米波雷達相關的基礎數據尚未公開，本書就是在這種背景下誕生的，旨在讓初學者能夠理解并掌握毫米波雷達的**技術。
毫米波雷達技術與設計(車載雷達及傳感器技術的應用) 內容簡介
本書著眼于自動駕駛、架空輸電線檢測、隱私空間看護、健康監測等課題，面向初學者介紹毫米波雷達的技術概要和特點。本書共7章，主要內容包括毫米波技術和雷達技術基礎，毫米波雷達技術概要，以及車載毫米波雷達、高壓輸電線檢測、看護傳感器、生理信息監測等新技術應用。本書可作為微波及毫米波通信、通信網絡、雷達等行業的入門讀物，也可作為高等院校相關專業的教材。
毫米波雷達技術與設計(車載雷達及傳感器技術的應用) 目錄
目錄
第1章 毫米波技術基礎 1
1.1 電磁波與無線電波 3
1.1.1 反射與透射 4
1.1.2 衍射 5
1.2 無線電波的大氣衰減 7
1.3 毫米波的特征與應用 9
參考文獻 11
第2章 雷達技術基礎 13
2.1 雷達的組成和工作原理 15
2.1.1 雷達系統概述 15
2.1.2 *大檢測距離與*小檢測距離 16
2.1.3 距離分辨率 17
2.1.4 方位（角度）分辨率 17
2.2 雷達方程 17
2.2.1 雷達方程概述 17
2.2.2 雷達截面積 21
2.2.3 雜波 23
2.3 雷達的體制 25
2.3.1 脈沖雷達 25
2.3.2 多普勒雷達 26
2.3.3 調頻連續波（FM-CW）雷達 27
2.3.4 雙頻雷達 29
2.3.5 快速線性調頻信號（FCM）雷達 29
2.3.6 頻率步進雷達 32
2.4 雷達的性能 34
2.4.1 距離分辨率 34
2.4.2 方位分辨率 35
2.5 先進雷達技術 35
2.5.1 超寬帶技術 36
2.5.2 先進天線技術 36
2.6 雷達信號處理技術 38
參考文獻 40
第3章 毫米波雷達技術概要 41
3.1 毫米波雷達概述 43
3.2 散射、透射特性 44
3.2.1 散射特性 44
3.2.2 透射衰減特性 47
3.3 雷達截面積 51
3.3.1 測量方法 51
3.3.2 RCS特性 53
3.4 雜波的歸一化RCS 63
參考文獻 66
第4章 車載毫米波雷達 67
4.1 安全駕駛輔助技術課題 69
4.2 基本性能 70
4.3 側視技術 75
4.3.1 側視雷達技術例 175
4.3.2 側視雷達技術例 279
4.4 自車定位技術 81
4.4.1 相對位置估計 81
4.4.2 絕對位置估計 85
4.4.3 路面拋灑物檢測 86
參考文獻 89
第5章 高壓輸電線檢測 91
5.1 高壓輸電線檢測技術課題 93
5.2 高壓輸電線檢測技術概要 94
5.3 相關處理算法 97
5.4 檢測特性 100
附錄 108
參考文獻 109
第6章 看護傳感器 111
6.1 看護傳感器的技術課題 113
6.2 狀態監視技術 113
6.2.1 狀態監視技術課題 113
6.2.2 看護技術 114
6.2.3 檢測特性 118
6.3 浴室內看護技術 120
6.3.1 浴室內看護技術課題 120
6.3.2 看護技術 120
6.3.3 檢測性能 121
6.4 衛生間內看護技術 124
6.4.1 衛生間內看護課題 124
6.4.2 看護技術 124
6.4.3 檢測特性 124
參考文獻 128
第7章 生理信息監測 129
7.1 生理信息監測技術課題 131
7.2 呼吸監測 131
7.2.1 呼吸監測技術 131
7.2.2 檢測特性 132
7.3 心跳監測 138
7.3.1 心跳監測技術 138
7.3.2 檢測特性 144
參考文獻 149
第1章 毫米波技術基礎 1
1.1 電磁波與無線電波 3
1.1.1 反射與透射 4
1.1.2 衍射 5
1.2 無線電波的大氣衰減 7
1.3 毫米波的特征與應用 9
參考文獻 11
第2章 雷達技術基礎 13
2.1 雷達的組成和工作原理 15
2.1.1 雷達系統概述 15
2.1.2 *大檢測距離與*小檢測距離 16
2.1.3 距離分辨率 17
2.1.4 方位（角度）分辨率 17
2.2 雷達方程 17
2.2.1 雷達方程概述 17
2.2.2 雷達截面積 21
2.2.3 雜波 23
2.3 雷達的體制 25
2.3.1 脈沖雷達 25
2.3.2 多普勒雷達 26
2.3.3 調頻連續波（FM-CW）雷達 27
2.3.4 雙頻雷達 29
2.3.5 快速線性調頻信號（FCM）雷達 29
2.3.6 頻率步進雷達 32
2.4 雷達的性能 34
2.4.1 距離分辨率 34
2.4.2 方位分辨率 35
2.5 先進雷達技術 35
2.5.1 超寬帶技術 36
2.5.2 先進天線技術 36
2.6 雷達信號處理技術 38
參考文獻 40
第3章 毫米波雷達技術概要 41
3.1 毫米波雷達概述 43
3.2 散射、透射特性 44
3.2.1 散射特性 44
3.2.2 透射衰減特性 47
3.3 雷達截面積 51
3.3.1 測量方法 51
3.3.2 RCS特性 53
3.4 雜波的歸一化RCS 63
參考文獻 66
第4章 車載毫米波雷達 67
4.1 安全駕駛輔助技術課題 69
4.2 基本性能 70
4.3 側視技術 75
4.3.1 側視雷達技術例 175
4.3.2 側視雷達技術例 279
4.4 自車定位技術 81
4.4.1 相對位置估計 81
4.4.2 絕對位置估計 85
4.4.3 路面拋灑物檢測 86
參考文獻 89
第5章 高壓輸電線檢測 91
5.1 高壓輸電線檢測技術課題 93
5.2 高壓輸電線檢測技術概要 94
5.3 相關處理算法 97
5.4 檢測特性 100
附錄 108
參考文獻 109
第6章 看護傳感器 111
6.1 看護傳感器的技術課題 113
6.2 狀態監視技術 113
6.2.1 狀態監視技術課題 113
6.2.2 看護技術 114
6.2.3 檢測特性 118
6.3 浴室內看護技術 120
6.3.1 浴室內看護技術課題 120
6.3.2 看護技術 120
6.3.3 檢測性能 121
6.4 衛生間內看護技術 124
6.4.1 衛生間內看護課題 124
6.4.2 看護技術 124
6.4.3 檢測特性 124
參考文獻 128
第7章 生理信息監測 129
7.1 生理信息監測技術課題 131
7.2 呼吸監測 131
7.2.1 呼吸監測技術 131
7.2.2 檢測特性 132
7.3 心跳監測 138
7.3.1 心跳監測技術 138
7.3.2 檢測特性 144
參考文獻 149
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毫米波雷達技術與設計(車載雷達及傳感器技術的應用) 節選
第1章 毫米波技術基礎 1.1 電磁波與無線電波 電磁波的概念如圖1.1所示，電磁波在電場與磁場的相互影響下以光速傳播，傳播特性取決于頻率。光（紅外線、可見光、紫外線、X射線）也是電磁波的一種：暖氣設備發出的紅外線給人以溫暖的感覺；可見光是波長可被人眼感受到的電磁波；紫外線具有殺菌作用，能產生日曬效果；X射線具有穿透物質的特性，普遍應用于X光拍攝等。一般來說，頻率在3THz（3×1012Hz）以下的電磁波都可稱為無線電波。 圖1.1電磁波 無線電波的分類和特征如圖1.2所示，根據頻率可分為微波、毫米波和太赫茲波，不同無線電波的傳播特性和能夠承載的信息量各不相同。 (a)無線電波的分類 (b)無線電波的特性 圖1.2 無線電波的特征 不同于電路或器件，無線電波傳播是難以人為控制的自然現象。特別是雷達的原理更加復雜，在顯示目標物（目標）的同時，還會顯示各種障礙物的散射波。如圖1.3所示，無線電波通過反射、透射、衍射（繞射）進行傳播。如果行進方向沒有障礙物，無線電波會直線傳播；如果行進方向有障礙物，無線電波就會反復反射、透射、衍射，向各個方向傳播。反射、透射、衍射等傳播方式因頻率而異［1］。 介質特性改變會引起反射和透射 無線電波會繞過障礙物（衍射） 波長越長，衍射越大 圖1.3 無線電波傳播的基本特性 1.1.1 反射與透射 如1.4所示，無線電波入射不同介質時，入射波會在界面（反射面）上發生反射和透射現象。 (a)水平極化波 (b)垂直極化波 圖1.4 界面的反射和透射 設ε為介電常數，μ為磁導率。如果界面光滑，則入射角與反射角相同（斯涅耳定律）。此外，界面是否平坦，可根據下式給出的射線粗糙度基準判斷［2］： （1.1） 式中，σh為**菲涅耳區起伏量的標準偏差；θ為從界面法線方向測量的入射角。 rough＜1說明相干成分突出，界面平坦；反之，rough＞1說明非相干成分突出，界面粗糙。例如，在1GHz以下的微波段（波長30cm以上），瀝青路面可以被認為是平坦(rough＜1)的；而在毫米波段，瀝青路面通常被認為是粗糙(rough＞1)的。可見，微波雷達的特性無法直接用于毫米波頻段。 一般來說，反射系數用入射波相對于回波的幅度比表示，且因入射波的極化狀態而異。這里認為反射物界面平坦，且介電常數均勻，圖1.4中垂直極化的入射波反射系數ΓV由下式給出： （1.2） 式中，θi為入射角；假設εr=ε2/ε1，μr=μ2/μ1=1。 同樣，水平極化的反射系數ΓH由下式給出： （1.3） 式（1.2）和式（1.3）被稱為菲涅耳反射系數或者散射系數方程，是電磁波散射的基礎公式。 類似地，菲涅耳透射系數由下式給出： （1.4） （1.5） 如果是水平極化，透射系數和反射系數TH+(-ΓH)=1的關系對于所有入射角都成立，但是垂直極化的情況下TV+ΓV=1的關系只在入射角θi=0時成立。 1.1.2 衍射 無線電波即使被障礙物遮擋也無法遮擋住全部的功率，根據惠更斯原理，無線電波在遮蔽物的端部會產生衍射現象，折射出部分功率。 圖1.5所示的峰脊衍射是*簡單的衍射模型。表示遮蔽程度的衍射參數v定義如下： （1.6） 圖1.5 峰脊衍射模型 注意，v與菲涅耳區的波源次數n之間有如下關系： （1.7） 相對于v的峰脊衍射損失如圖1.6所示。當v=0時，一半穿透成分（相干成分）被遮擋，損失為6dB。如果**菲涅耳區被遮擋，則損失約為16dB。 穿透成分被遮擋時，衍射損失可用下式近似計算： （1.8） 根據v的定義可明確得知，即便是相同的值，頻率越高，值越大，衍射損失越大。頻率越高，陰影區的衰減越大也是這個原因。 圖1.6 峰脊衍射損失
毫米波雷達技術與設計(車載雷達及傳感器技術的應用) 作者簡介
梶原昭博，日本北九州市立大學國際環境工學部教授。博士（工學）畢業于日本慶應義塾大學研究生院。曾任茨城大學工學部教授，2001年4月任北九州市立大學國際環境工學部教授。此前的1992～1994年任職于加拿大卡爾頓大學。至今一直從事微波及毫米波無線通信、通信網絡、無線電波傳播、雷達系統等的研發工作。
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