03.05 物体速度达到光速的话,现代雷达能探测到吗?

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当物体速度达到光速的话,现代雷达是不可能探测到的。

现代雷达的探测原理大多是利用多普勒效应,多普勒效应是高中物理选修部分的重要现象。它的定义是这样的:

物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高(蓝移);在运动的波源后面时,会产生相反的效应(红移)。

举个实际点的例子,一列火车朝着观察者开来,这时如果鸣笛,观察者听到的频率会大于鸣笛时发出的频率,相反如果火车远离观察者开去的时候鸣笛,观察者听到的频率会小于鸣笛时发出的频率。

多普勒同样适用于电磁波,所以当雷达发出电磁波时当它碰到探测的物体时,会反射回来,这时候就会产生多普勒效应,这时候接收到的波会发生红移或者蓝移,雷达会通过蓝移和红移的程度计算出物体的速度以及位置信息。

所以当物体达到光速的时候,如果物体远离雷达运动,电磁波根本就追不上物体,更别说接收回波了。如果物体是朝向雷达运动的,电磁波会被物体吸收,也无法接收到回波,同样无法探测到物体。后者这种情况就类似于隐形战机,隐形战机的原理就是最大限度通过外形和涂料较小电磁波的反射,从而实现隐身。

其他的雷达原理可能有些许不同,但是方式都是通过电磁波来传递信息的,只要物体达到光速,电磁波就无法追上,也就无法探测到了。


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首先我们需要了解雷达。市场上的雷达大致分为三类:

一,超声波雷达

利用回声反射来感应前方是否存在物体,但不能识别物体轮廓,优点是成本低廉,技术成熟,缺点精度低,有效感知距离短,只能用于识别近距离的静止物体,多用于车辆倒车雷达。

二, 毫米波雷达

波长为1至10mm的电磁波,我们称之为毫米波,波长越短其穿透能力越强,假设某毫米波雷达的波长是2mm,雨滴的直径3mm,那么该款雷达可穿过雨滴,探测更远距离的物体,毫米波属于电磁波,相比超声波雷达,其反射所需要的时间更短,有效距离100至200m,多用于车辆前向碰撞预警。

激光雷达

激光雷达主要分为机械雷达和固态雷达,机械雷达发射器和接收器不断旋转来覆盖360度的环境,固态雷达也需要旋转,但外部常加上壳体,看起来就像固定了一样,也有部分固态雷达通过镜面旋转来完成全覆盖。相比毫米波雷达,激光雷达相当精准,以至于他可以得到200m以内的物体轮廓,算法工程师可以通过轮廓来判断物体是车,房子还是行人等,当然价格也是相当昂贵,目前大部分具有无人驾驶功能的试验车和量产车都会装备激光雷达。

说了半天,再回到这个问题本身:雷达能不能测到以光速移动的物体呢,答案是否定的,雷达获取数据不是时时刻刻进行的,而是每隔一小段时间采样一次,这个采样时间常以毫秒为单位,而光的速度太快了,快到可以在雷达极短的采样周期内穿过其有效探测范围,此即便是凑巧测到了,雷达也会认为这个数据是异常数据,不会被处理。综上所述,目前我们常用的雷达测不到以光速移动的物体。


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