آلية تفاعل الموجات الكهرومغناطيسية وقيود الأبعاد الفيزيائية
السبب الرئيسي لتناثر السحب النقطية الرادارية ذات الموجات المليمترية ينبع من القوانين الفيزيائية الأساسية للبصريات الموجية والكهرومغناطيسية. يتراوح نطاق تردد العمل الرئيسي لرادار الموجة المليمترية -المثبت على المركبة من 77 جيجا هرتز إلى 79 جيجا هرتز، ويبلغ الطول الموجي المقابل حوالي 3.8 ملم إلى 3.9 ملم.
وفقا لنظرية انعكاس الموجة الكهرومغناطيسية، فإن الخشونة النسبية لسطح الجسم تحدد خصائص الصدى. عندما يكون الطول الموجي للاكتشاف أكبر بكثير من حجم تموج سطح الجسم، يظهر السطح كسطح شبه مرآة-من منظور الموجات الكهرومغناطيسية، ويتبع الانعكاس الناتج قانون سنيل، أي أن زاوية الحادث تساوي زاوية الانعكاس.
في مشاهد الطرق الحضرية، تكون الأسطح المعدنية للسيارات والجدران الزجاجية للمباني وأرصفة الأسفلت المسطحة كلها تقريبًا "أسطح مرآة" للموجات المليمترية ذات الأطوال الموجية القريبة من 4 مم.
يؤدي هذا الانعكاس المرآوي إلى تبديد معظم الطاقة الكهرومغناطيسية في اتجاه بعيدًا عن رادار الموجة- المليمترية، مع إرسال كمية صغيرة جدًا فقط من الطاقة مرة أخرى إلى هوائي الاستقبال من خلال الحيود عند حافة الجسم، أو الانعكاس الثانوي من بنية العاكس الزاوية، أو الانتثار الخلفي من السقوط العادي.
في المقابل، فإن الطول الموجي الذي يستخدمه الليدار هو عند مستوى 905 نانومتر أو 1550 نانومتر، وهو أصغر بثلاث مرات من الموجات المليمترية. العديد من أسطح الأجسام خشنة بالنسبة لليزر ويمكن أن تنتج انعكاسًا منتشرًا موحدًا، مما يضمن أن جميع أجزاء سطح الجسم يمكن أن تعكس نقاط الصدى.
بالإضافة إلى الاختلافات في أنماط الانعكاس، يؤثر ثابت العزل الكهربائي وموصلية المادة نفسها أيضًا على ثراء السحابة النقطية. باعتباره موصلًا جيدًا، يتمتع المعدن بانعكاسية عالية جدًا للموجات المليمترية، لذلك يمكن للمركبات وحواجز الحماية والأشياء الأخرى أن تشكل نقاط كشف مستقرة نسبيًا. بالنسبة للأهداف غير المعدنية-مثل المشاة التي يكون مكونها الرئيسي هو الرطوبة، تكون آلية الامتصاص والتشتت للموجات المليمترية أكثر تعقيدًا.
على الرغم من أن محتوى الكربون في جسم الإنسان يجعله عاكسًا إلى حد ما في نطاق الموجة المليمترية، نظرًا لأن الشكل السطحي لجسم الإنسان غير منتظم للغاية ولا يحتوي على مساحة كبيرة من هيكل الانعكاس المستوي أو الزاوي، فإن الطاقة تتناثر بسهولة في اتجاهات متعددة، مما يتسبب في تقلب شدة الصدى بعنف.
وقد قامت بعض الدراسات بإجراء تجارب على هذا الأمر. يمكن أن يؤدي استخدام نماذج الجسم البشري-المغطاة بالكربون إلى محاكاة خصائص الانعكاس للمشاة. ومع ذلك، حتى مع ذلك، عندما تكون أطراف المشاة في زاوية بالنسبة لأشعة الرادار، سيتم انحراف عدد كبير من إشارات الترددات الراديوية بدلاً من إعادتها. وهذا ما يفسر أيضًا السبب في أن السحابة النقطية للمشاة، في عرض الرادار الموجي- المليمتري، ليست متناثرة فحسب، بل غالبًا ما تكون أجزاء مفقودة.
تؤدي القيود المفروضة على فتحة الأجهزة والدقة الزاويّة إلى تفاقم تمييز الإدراك المكاني. إن قدرة رادار الموجات المليمترية على التمييز بين الأهداف المجاورة محدودة بالاستبانة الزاوية للهوائي، والتي يتم تحديدها فعليًا بنسبة الطول الموجي إلى الفتحة المكافئة للهوائي.
يقتصر الحجم المادي لهوائيات الرادار ذات الموجات المليمترية على مساحة تركيب السيارة، ولا يمكن توسيعه إلى ما لا نهاية. وهذا يجعل الدقة الزاوية الأفقية لرادارات الموجات المليمترية التقليدية تحافظ فقط على ما بين 5 درجات و10 درجات، ومعظمها ليس لديه القدرة على إدراك زوايا الميل.
وهذا يعني أنه ضمن نطاق شعاع واسع، حتى لو كان هناك مراكز انعكاس متعددة، قد يقوم رادار الموجات المليمترية بدمجها في مخرج نقطة واحدة بسبب الدقة غير الكافية. يؤدي عدم الكفاءة على مستوى "أخذ العينات المكانية" إلى الحد بشكل أساسي من عدد السحابات النقطية التي يمكن إنشاؤها في مساحة الوحدة، مما يجعل من المستحيل على رادار الموجة المليمترية- إنشاء نماذج مفصلة ثلاثية الأبعاد - من خلال مسح شعاع الليزر الكثيف مثل تقنية الليدار.
