Lille bitte, hurtig, præcis teknologi på radaren

En lillebitte, bærbar radarenhed kunne tillade synshandicappede personer, eller ubemandede bevægelige enheder til at opdage objekter i realtid.

Radarteknologi har været brugt i årtier inden for luftfart, forsvars- og fartkamerateknologi. Nu, et team på KAUST, i samarbejde med forskere ved VTT Technical Research Center i Finland, har skabt en kompakt, lavprisradar med potentielle anvendelser inden for sundhedspleje og personlig sikkerhed.

Radar giver detaljerede oplysninger om størrelsen, afstand og hastighed af bevægelige objekter. Imidlertid, til nærliggende applikationer, de transmitterede radiobølger skal have korte bølgelængder for at opfange så mange detaljer som muligt om dets umiddelbare omgivelser. Sådanne sensorer kan hjælpe synshandicappede mennesker, og ubemandede bevægelige enheder, at se ved at omsætte radarreflektioner til nyttig information.

"Nuværende radarmoduler er store og omfangsrige. De går også glip af vigtige detaljer, fordi de opererer med lange radiobølgelængder, " siger Seifallah Jardak, som arbejdede på projektet under supervision af Sajid Ahmed og Mohamed-Slim Alouini fra KAUST og sammen med Tero Kiuru og Mikko Metso fra VTT. "Vi ønskede at udvikle en laveffekt, bærbar radar. Kolleger hos VTT bragte den nødvendige erfaring med millimeterbølge- og hardwaredesign, mens jeg fokuserede på signalbehandlingssiden og udviklede modulær radarsoftware, " forklarer Jardak.

Den tidligste prototype udførte en enkelt scanning hvert andet sekund, gør det vanskeligt at skaffe nok inputdata. Jardak optimerede signalbehandlingsmodulerne og forbedrede ydeevnen til otte scanninger pr. giver bedre overvågning i realtid.

Enhedens design inkorporerer en frekvensmoduleret kontinuerlig bølge (FMCW) radar. Det betyder, at radaren producerer kontinuerlige impulser af millimeter-bølgelængde radiobølger, som har en frekvens, der varierer under hver impuls. Den lille bølgelængde betyder, at den tid, det tager for impulser at nå et objekt og reflektere tilbage, og derfor afstanden til objektet, beregnes nøjagtigt.

"For at begrænse størrelsen af ​​vores system, vi valgte en driftsfrekvens på 24 Gigahertz. Dette gjorde det muligt for os at reducere størrelsen af ​​mikrostrip-antennen, " siger Jardak. "Vores design har også en sende- og to modtageantenner, hvilket betyder, at den bedre kan estimere vinkelplaceringen af ​​et mål."

Enheden passer ind i en 10-centimeter kasse, vejer mindre end 150 gram og drives af et 5V batteri. Indledende forsøg tyder på, at enheden er i stand til måldetektion, hastighedsvurdering og sporing i rækkevidder på op til 12 meter. Holdet brugte det endda til at registrere, om en person trak vejret, når han sad i en stol.

"Vores prototype kan også være nyttig til ubemandede robot- og quadcopter-applikationer, hvor et system til undgåelse af kollisioner er påkrævet, " tilføjer Jardak.