مکانیسم برهمکنش امواج الکترومغناطیسی و محدودیتهای ابعاد فیزیکی
دلیل اصلی پراکندگی ابرهای نقطه راداری موج میلی متری از قوانین فیزیکی اولیه اپتیک موج و الکترومغناطیس سرچشمه می گیرد. جریان اصلی باند فرکانس کاری رادار موج میلی متری نصب شده در وسیله نقلیه 77 گیگاهرتز تا 79 گیگاهرتز است و طول موج مربوطه حدود 3.8 میلی متر تا 3.9 میلی متر است.
بر اساس تئوری بازتاب امواج الکترومغناطیسی، زبری نسبی سطح جسم مشخصه های پژواک را تعیین می کند. هنگامی که طول موج تشخیص بسیار بزرگتر از اندازه موجی سطح جسم باشد، سطح از منظر امواج الکترومغناطیسی به عنوان یک سطح شبه آینه ای ظاهر می شود و بازتاب حاصل از قانون اسنل پیروی می کند، یعنی زاویه برخورد برابر با زاویه بازتاب است.
در صحنههای جادههای شهری، سطوح فلزی اتومبیلها، دیوارهای شیشهای ساختمانها و روسازیهای آسفالتی مسطح تقریباً همه «سطوح آینهای» برای امواج میلیمتری با طول موجهای نزدیک به ۴ میلیمتر هستند.
این انعکاس چشمی باعث میشود که بیشتر انرژی الکترومغناطیسی در جهتی دور از رادار موج میلیمتری پراکنده شود و تنها مقدار بسیار کمی از انرژی از طریق پراش در لبه جسم، بازتاب ثانویه از ساختار بازتابنده گوشه، یا پراکندگی پس از وقوع عادی به آنتن گیرنده بازگردانده میشود.
در مقابل، طول موج استفاده شده توسط لیدار در سطح 905 نانومتر یا 1550 نانومتر است که سه مرتبه قدر کوچکتر از امواج میلی متری است. بسیاری از سطوح جسم برای لیزر ناهموار هستند و می توانند بازتاب منتشر یکنواخت ایجاد کنند، بنابراین اطمینان حاصل می شود که تمام قسمت های سطح جسم می توانند نقاط پژواک را منعکس کنند.
علاوه بر تفاوت در الگوهای بازتاب، ثابت دی الکتریک و رسانایی خود ماده نیز بر غنای ابر نقطه تأثیر می گذارد. فلز به عنوان یک رسانای خوب، بازتاب بسیار بالایی برای امواج میلی متری دارد، بنابراین وسایل نقلیه، نرده های محافظ و سایر اشیاء می توانند نقاط تشخیص نسبتاً پایداری را تشکیل دهند. برای اهداف غیرفلزی مانند عابران پیاده که جزء اصلی آنها رطوبت است، مکانیسم جذب و پراکندگی امواج میلی متری پیچیده تر است.
اگرچه محتوای کربن بدن انسان آن را تا حدودی در نوار موج میلی متری بازتاب می کند، اما به دلیل اینکه شکل سطح بدن انسان بسیار نامنظم است و دارای سطح وسیعی از ساختار بازتابی مسطح یا زاویه ای نیست، انرژی به راحتی در جهات مختلف پراکنده می شود و باعث می شود که شدت اکو به شدت نوسان کند.
برخی از مطالعات آزمایشاتی در این زمینه انجام داده اند. استفاده از مدلهای بدن انسان با پوشش کربن-میتواند ویژگیهای بازتابی عابران پیاده را شبیهسازی کند. با این حال، حتی در این صورت، زمانی که اندام های عابر پیاده نسبت به پرتو رادار زاویه دارند، تعداد زیادی از سیگنال های فرکانس رادیویی به جای بازگرداندن منحرف می شوند. این همچنین توضیح میدهد که چرا در نمای رادار موجی میلیمتری، ابر نقطهای عابران پیاده نه تنها پراکنده است، بلکه اغلب بخشهایی از آن را نیز از دست میدهد.
محدودیتهای دیافراگم سختافزاری و وضوح زاویهای، گسستهسازی درک فضایی را تشدید میکند. توانایی رادار موج میلی متری برای تشخیص اهداف مجاور توسط وضوح زاویه ای آنتن محدود می شود که از نظر فیزیکی با نسبت طول موج به دیافراگم معادل آنتن تعیین می شود.
محدود به فضای نصب خودرو، اندازه فیزیکی آنتن های رادار موج میلی متری را نمی توان بی نهایت گسترش داد. این باعث می شود که وضوح زاویه ای افقی رادارهای موج میلی متری سنتی فقط بین 5 تا 10 درجه حفظ شود و اکثر آنها توانایی درک زوایای گام را ندارند.
این بدان معنی است که در یک محدوده پرتو وسیع، حتی اگر چندین مرکز انعکاس وجود داشته باشد، رادار موج میلیمتری ممکن است به دلیل وضوح ناکافی، آنها را در یک نقطه خروجی ادغام کند. این ناکارآمدی در سطح «نمونهبرداری فضایی» اساساً تعداد ابرهای نقطهای را که میتوان در یک فضای واحد تولید کرد، محدود میکند، و رادار موج میلیمتری نمیتواند مدلهای سه بعدی-را از طریق اسکن پرتو لیزر متراکم مانند لیدار بسازد.
