전자기파 상호작용 메커니즘과 물리적 차원의 제약
밀리미터파 레이더 포인트 클라우드가 희박한 주된 이유는 파동 광학 및 전자기학의 기본 물리적 법칙에서 비롯됩니다. 차량- 탑재 밀리미터파 레이더의 주류 작동 주파수 대역은 77GHz~79GHz이고 해당 파장은 약 3.8mm~3.9mm입니다.
전자기파 반사 이론에 따르면 물체 표면의 상대적인 거칠기가 에코의 특성을 결정합니다. 감지 파장이 물체 표면의 기복 크기보다 훨씬 클 경우 전자파의 관점에서 표면은 준-거울 표면으로 나타나며 결과적인 반사는 스넬의 법칙, 즉 입사각과 반사각이 같습니다.
도시의 도로 장면에서 자동차의 금속 표면, 건물의 유리 커튼월, 평평한 아스팔트 포장 도로는 거의 모두 4mm에 가까운 파장을 갖는 밀리미터파의 "거울 표면"입니다.
이러한 정반사로 인해 대부분의 전자기 에너지가 밀리미터{0}}파 레이더에서 멀어지는 방향으로 소멸되고, 아주 적은 양의 에너지만이 물체 가장자리의 회절, 모서리 반사경 구조의 2차 반사 또는 수직 입사로 인한 후방 산란을 통해 수신 안테나로 다시 전송됩니다.
반면 라이더가 사용하는 파장은 905nm나 1550nm 수준으로 밀리미터파보다 3배 정도 작은 수준이다. 많은 물체 표면은 레이저에 적합하지 않으며 균일한 확산 반사를 생성할 수 있으므로 물체 표면의 모든 부분이 에코 포인트를 반사할 수 있습니다.
반사 패턴의 차이 외에도 재료 자체의 유전 상수와 전도성도 포인트 클라우드의 풍부함에 영향을 미칩니다. 우수한 도체로서 금속은 밀리미터파에 대한 반사율이 매우 높으므로 차량, 가드레일 및 기타 물체가 비교적 안정적인 감지 지점을 형성할 수 있습니다. 주성분이 수분인 보행자와 같은 비{2}}금속 대상의 경우 밀리미터파의 흡수 및 산란 메커니즘이 더 복잡합니다.
밀리미터파 대역에서는 인체의 탄소 함량이 다소 반사를 일으키지만, 인체의 표면 형상이 극도로 불규칙하고 넓은 면적의 평면 또는 각도 반사 구조를 갖지 않기 때문에 에너지가 쉽게 여러 방향으로 산란되어 에코 강도가 격렬하게 변동하게 됩니다.
일부 연구에서는 이에 대한 실험을 수행했습니다. 탄소- 코팅 인체 모델을 사용하면 보행자의 반사 특성을 시뮬레이션할 수 있습니다. 그러나 그렇더라도 보행자의 팔다리가 레이더 광선에 대해 특정 각도에 있을 때 많은 수의 무선 주파수 신호가 반사되는 대신 편향됩니다. 이는 또한 밀리미터{4}}파 레이더 뷰에서 보행자의 포인트 클라우드가 희박할 뿐만 아니라 부품이 누락되는 이유도 설명합니다.
하드웨어 조리개 및 각도 해상도의 제한으로 인해 공간 인식의 이산화가 더욱 악화됩니다. 인접한 표적을 구별하는 밀리미터파 레이더의 능력은 안테나의 등가 구경에 대한 파장의 비율에 의해 물리적으로 결정되는 안테나의 각도 분해능에 의해 제한됩니다.
차량 설치 공간의 제약으로 인해 밀리미터파 레이더 안테나의 물리적 크기를 무한정 확장할 수는 없습니다. 이로 인해 기존 밀리미터파 레이더의 수평 각도 분해능은 5도에서 10도 사이만 유지되며 대부분은 피치 각도를 인식하는 기능이 없습니다.
이는 넓은 빔 범위 내에서 반사 중심이 여러 개 있더라도 해상도가 충분하지 않아 밀리미터파 레이더가 반사 중심을 단일 지점 출력으로 병합할 수 있음을 의미합니다. "공간 샘플링" 수준의 이러한 비효율성은 단위 공간에서 생성할 수 있는 포인트 클라우드의 수를 근본적으로 제한하므로 밀리미터{1}}파 레이더가 LiDAR와 같은 고밀도 레이저 빔 스캐닝을 통해 상세한 3차원{2}} 모델을 구축하는 것이 불가능해집니다.
