Mekanisme interaksi gelombang elektromagnet dan kekangan dimensi fizikal
Sebab utama bagi jarangnya awan titik radar gelombang milimeter berpunca daripada undang-undang fizikal asas optik gelombang dan elektromagnetisme. Jalur frekuensi kerja arus perdana bagi-radar gelombang milimeter yang dipasang kenderaan ialah 77GHz hingga 79GHz dan panjang gelombang yang sepadan ialah kira-kira 3.8mm hingga 3.9mm.
Menurut teori pantulan gelombang elektromagnet, kekasaran relatif permukaan objek menentukan ciri gema. Apabila panjang gelombang pengesanan jauh lebih besar daripada saiz beralun permukaan objek, permukaan kelihatan sebagai-permukaan cermin dari perspektif gelombang elektromagnet, dan pantulan yang terhasil mengikut hukum Snell, iaitu, sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan.
Dalam pemandangan jalan bandar, permukaan logam kereta, dinding tirai kaca bangunan, dan turapan asfalt rata adalah hampir kesemuanya "permukaan cermin" untuk gelombang milimeter dengan panjang gelombang hampir 4mm.
Pantulan spekular ini menyebabkan kebanyakan tenaga elektromagnet melesap ke arah yang jauh dari milimeter-radar gelombang, dengan hanya sejumlah kecil tenaga yang dihantar kembali ke antena penerima melalui pembelauan di pinggir objek, pantulan sekunder dari struktur pemantul sudut atau serakan ke belakang daripada kejadian biasa.
Sebaliknya, panjang gelombang yang digunakan oleh lidar adalah pada tahap 905nm atau 1550nm, iaitu tiga urutan magnitud lebih kecil daripada gelombang milimeter. Banyak permukaan objek adalah kasar untuk laser dan boleh menghasilkan pantulan meresap seragam, dengan itu memastikan semua bahagian permukaan objek boleh memantulkan titik gema.
Sebagai tambahan kepada perbezaan dalam corak pantulan, pemalar dielektrik dan kekonduksian bahan itu sendiri juga mempengaruhi kekayaan awan titik. Sebagai konduktor yang baik, logam mempunyai pemantulan yang sangat tinggi untuk gelombang milimeter, jadi kenderaan, pagar dan objek lain boleh membentuk titik pengesanan yang agak stabil. Untuk sasaran bukan logam-seperti pejalan kaki yang komponen utamanya ialah kelembapan, mekanisme penyerapan dan penyerakan gelombang milimeter adalah lebih kompleks.
Walaupun kandungan karbon badan manusia menjadikannya agak reflektif dalam jalur gelombang milimeter, kerana bentuk permukaan badan manusia sangat tidak teratur dan tidak mempunyai kawasan struktur pantulan planar atau sudut yang besar, tenaga mudah tersebar dalam pelbagai arah, menyebabkan intensiti gema berubah-ubah dengan kuat.
Beberapa kajian telah melakukan eksperimen mengenai perkara ini. Penggunaan model badan manusia-bersalut karbon boleh mensimulasikan ciri pantulan pejalan kaki. Walau bagaimanapun, walaupun begitu, apabila anggota pejalan kaki berada pada sudut berbanding sinar radar, sejumlah besar isyarat frekuensi radio akan terpesong dan bukannya dikembalikan. Ini juga menjelaskan mengapa dalam pandangan radar gelombang-milimeter, awan titik pejalan kaki bukan sahaja jarang tetapi juga sering kehilangan bahagian.
Had apertur perkakasan dan resolusi sudut memburukkan lagi pendiskretan persepsi spatial. Keupayaan radar gelombang milimeter untuk membezakan sasaran bersebelahan dihadkan oleh resolusi sudut antena, yang secara fizikal ditentukan oleh nisbah panjang gelombang kepada apertur setara antena.
Terhad oleh ruang pemasangan kenderaan, saiz fizikal antena radar gelombang milimeter tidak boleh dikembangkan tanpa had. Ini menjadikan resolusi sudut mendatar radar gelombang milimeter tradisional hanya mengekalkan antara 5 darjah dan 10 darjah, dan kebanyakannya tidak mempunyai keupayaan untuk melihat sudut pic.
Ini bermakna bahawa dalam julat pancaran yang luas, walaupun terdapat berbilang pusat pantulan, radar gelombang milimeter mungkin menggabungkannya menjadi satu output titik kerana resolusi tidak mencukupi. Ketidakcekapan pada tahap "pensampelan spatial" ini secara asasnya mengehadkan bilangan awan titik yang boleh dijana dalam ruang unit, menjadikannya mustahil untuk-radar gelombang milimeter untuk membina model tiga-dimensi terperinci melalui pengimbasan pancaran laser padat seperti lidar.
