6、雷达与LiDAR技术：原理、应用与特性

雷达与LiDAR技术：原理、应用与特性

1. OFDM三维雷达原理

正交频分复用（OFDM）信号应用于三维雷达时，具有独特优势。多个发射机仅在各自独特的子载波上辐射，同时能保留整个带宽和距离分辨率。天线呈“T”形排列，在接收机处运用波束形成技术和新的雷达处理技术，通过同时发射来估计目标的距离、方位角和仰角信息。

由于OFDM信号是正交的，频谱划分策略可从多个天线同时发射。扩展到多输入多输出（MIMO）结构后，能计算目标的距离，在方位角、角度和仰角方向获取到达方向（DOA）信息。将OFDM信号模型与DOA算法和虚拟天线几何结构相结合，可实现三维成像雷达。

2. 毫米波雷达应用

2.1 无人机应用

毫米波雷达是通过发射和接收微波来感知物体的雷达传感器。利用发射和接收信号之间的频率差，可通过公式计算物体运动的存在、速度、方向、距离和角度。它能穿透雾、烟、灰尘，尺寸小、集成度高、传感能力灵敏，适用于各种天气和时间，能满足无人机平台、直升机和小型飞艇的需求。

2.1.1 毫米波雷达高度计

无人机高度计分为绝对高度测量高度计和相对高度测量高度计。绝对高度测量仪器包括GPS和气压计，可获取相对于海平面的绝对高度；相对高度测量则是测量无人机平台相对于地面的高度，常用于低空无人机平台，能根据地形自动设置高度、调整高度并实现仿形飞行。

相对高度测量高度计主要有超声波高度计、激光高度计和毫米波雷达高度计。毫米波雷达高度计发射毫米波进行测距，能穿透雾、烟和灰尘，体积小、集成度高、传感能力灵敏，不受光照影响，可实现全天候和全天应用。

在植保无人机上，安装毫米波雷达高度计后，可