CC BY
0УДК 62
Киселев А. О.
аспирант
Московский государственный технологический университет «Станкин»
(г. Москва, Россия)
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАДАРОВ, УСТАНАВЛИВАЕМЫХ НА БПЛА
Аннотация: в статье рассматривается использование радаров в робототехнике, включая их основные функции: навигацию, избегание препятствий и обнаружение объектов. Описаны различные частотные диапазоны радаров и их применение в зависимости от задач. Проанализированы современные радары для роботов, такие как Texas Instruments IWR6843, Aeva 4D LiDAR и Navtech Radar CIR, с приведением их характеристик и сравнением. Особое внимание уделено алгоритмам, применяемым в радаре Texas Instruments IWR6843, таким как DBSCAN, Kalman Filter, Beamforming, FFT, CFAR и методы машинного обучения.
Ключевые слова: радарные системы, антенны, роботизированные системы.
Радары (Radio Detection and Ranging) — это устройства, которые используют радиоволны для определения расстояния, направления и скорости объектов. Они широко применяются в различных областях, включая военное дело, авиацию, морское судоходство, метеорологию и автономные системы, такие как роботы. В робототехнике радары играют важную роль в навигации, избегании препятствий и выполнении сложных задач.
Радары позволяют роботам определять свое местоположение относительно окружающих объектов. Это особенно важно для автономных транспортных средств и мобильных роботов, которые должны перемещаться в динамической среде.
1668
Радары помогают роботам обнаруживать препятствия на своем пути и корректировать маршрут для их обхода. Это критично для безопасного и эффективного передвижения.
Радары могут использоваться для идентификации и классификации объектов. Например, они могут помочь роботам находить и собирать определенные предметы или избегать нежелательных объектов.
Различные частоты радаров используются для различных целей из-за их уникальных характеристик. Рассмотрим основные диапазоны частот и их применение Низкие частоты (30-300 МГц). В основном данные радарные системы применяются при исследовании различных грунтов. Преимущество данных систем в хорошей проникающей способности волн, а к недостаткам можно отнести сравнительно большие габариты антенн. Данные радарные системы не применимы для мобильных роботов.
Следующая группа систем имеет частоту (300 МГц - 3 ГГц). Их зачастую применяют в авиации и метеорологии, с помощью данных систем можно отслеживать передвижение облаков. Дальность таких устройств может достигать 100 км при условии примой видимости и отсутствии препятствий. И все еще не высокая точность, и приличный размер антенн не позволяет монтировать их на мобильных роботов.
Высокие частоты (3-30 ГГц). Применяются в автомобиле строении, системы предотвращения столкновений, системах навигации роботов. Преимуществом таких радарных систем является высокое разрешение и небольшие размеры антенн. Из недостатков можно выделить небольшую дальность работы, но для небольших автономных роботов вполне.
Очень высокие частоты (30-300 ГГц). Применяются для автономных транспортных средств, роботов, биомедицинских применений. Системы имеют очень высокое разрешение и возможность детектирования мелких объектов. Из недостатков можно выделить ограниченную дальность, высокая чувствительность к погодным условиям.
1669
Таблица 1. Сравнительная характеристика радарных систем, представленных на рынке:
Характеристика Texas Instruments IWR6843 Aeva 4D LiDAR Navtech Radar CIR
Диапазон частот 60-64 ГГц Н/Д (LiDAR) 76-77 ГГц
Разрешение по расстоянию до 4 мм до 1 см до 10 см
Поле зрения до 180 градусов 120°/30° 360 градусов
Дальность обнаружения до 200 м до 300 м до 500 м
Радар Texas Instruments IWR6843 обладает рядом характеристик и преимуществ, которые делают его оптимальным выбором для использования на дронах. Рассмотрим ключевые причины, по которым этот радар считается лучшим для применения на дронах.
• Оптимальное разрешение по расстоянию
• Данное устройство имеет малый вес
• Современные алгоритмы обработки данных
В заключении хотелось бы сказать, что радары играют ключевую роль в робототехнике, обеспечивая навигацию, избегание препятствий и выполнение специализированных задач. Современные радары, такие как Texas Instruments IWR6843, Aeva 4D LiDAR и Navtech Radar CIR, предлагают различные преимущества в зависимости от конкретных требований. В аграрных дронах DJI использование радаров позволяет повысить эффективность и безопасность при выполнении сельскохозяйственных задач. В дальнейших статьях будут рассмотрены различные методы и алгоритмы обработки сигналов от радара при полете дрона.
1670
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Skolnik, M. I. (2008). Radar Handbook. 3rd edition. McGraw-Hill Education;
2. Mahafza, B. R. (2013). Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB. 3rd edition. CRC Press;
3. Stimson, G. W. (2014). Introduction to Airborne Radar. 3rd edition. SciTech Publishing;
4. Richards, M. A. (2014). Fundamentals of Radar Signal Processing. 2nd edition. McGraw-Hill Education;
5. Minkoff, J. (2002). Signal Processing Fundamentals and Applications for Communications and Radar Systems. Artech House
Kiselev A.O.
Moscow State Technological University "Stankin" (Moscow, Russia)
COMPARATIVE ANALYSIS OF RADAR INSTALLED ON UAVS
Abstract: this article examines the use of radar in robotics, including its main functions: navigation, obstacle avoidance, and object detection. The various frequency ranges of radars and their application depending on the tasks are described. Modern robotic radars such as Texas Instruments IWR6843, Aeva 4D LiDAR and Navtech Radar CIR are analyzed, their characteristics are presented and compared. Particular attention is paid to the algorithms used in the Texas Instruments IWR6843 radar, such as DBSCAN, Kalman Filter, Beamforming, FFT, CFAR and machine learning methods.
Keywords: radar systems, antennas, robotic systems.
1671
