Mehanizam interakcije elektromagnetnih talasa i ograničenja fizičkih dimenzija
Primarni razlog rijetkosti milimetarskih radarskih oblaka tačaka proizlazi iz osnovnih fizičkih zakona valne optike i elektromagnetizma. Uobičajeni radni frekvencijski opseg radara milimetarskog talasa montiranog na vozilo-je od 77 GHz do 79 GHz, a odgovarajuća talasna dužina je oko 3,8 mm do 3,9 mm.
Prema teoriji refleksije elektromagnetnih valova, relativna hrapavost površine objekta određuje karakteristike eha. Kada je talasna dužina detekcije mnogo veća od talasne veličine površine objekta, površina izgleda kao kvazi{1}}površina ogledala iz perspektive elektromagnetnih talasa, a rezultujuća refleksija prati Snellov zakon, odnosno upadni ugao je jednak kutu refleksije.
U urbanim scenama na cestama, metalne površine automobila, staklene zavjese zgrada i ravni asfaltni pločniki su gotovo sve "površine ogledala" za milimetarske valove s valnim dužinama blizu 4 mm.
Ova zrcalna refleksija uzrokuje da se većina elektromagnetne energije rasprši u smjeru udaljenom od radara milimetarskog-talasa, pri čemu se samo vrlo mala količina energije prenosi natrag do prijemne antene kroz difrakciju na rubu objekta, sekundarnu refleksiju od strukture reflektora u uglu ili povratno raspršenje od normalnog upada.
Nasuprot tome, talasna dužina koju koristi lidar je na nivou od 905 nm ili 1550 nm, što je tri reda veličine manje od milimetarskih talasa. Mnoge površine objekta su grube za lasere i mogu proizvesti ujednačenu difuznu refleksiju, čime se osigurava da svi dijelovi površine objekta mogu reflektirati eho točke.
Osim razlika u obrascima refleksije, dielektrična konstanta i provodljivost samog materijala također utiču na bogatstvo oblaka tačaka. Kao dobar provodnik, metal ima izuzetno visoku refleksivnost za milimetarske talase, tako da vozila, zaštitne ograde i drugi objekti mogu formirati relativno stabilne tačke detekcije. Za ne-mete kao što su pješaci čija je glavna komponenta vlaga, mehanizam apsorpcije i raspršenja milimetarskih talasa je složeniji.
Iako ga sadržaj ugljika u ljudskom tijelu čini donekle reflektirajućim u opsegu milimetarskih valova, jer je oblik površine ljudskog tijela izuzetno nepravilan i nema veliku površinu planarne ili kutne refleksijske strukture, energija se lako raspršuje u više smjerova, uzrokujući nasilne fluktuacije intenziteta eha.
Neka istraživanja su radila eksperimente o tome. Upotreba modela ljudskog tijela obloženih ugljikom{1}} može simulirati karakteristike refleksije pješaka. Međutim, čak i tako, kada su udovi pješaka pod uglom u odnosu na radarski zrak, veliki broj radiofrekvencijskih signala će se odbiti umjesto vratiti. Ovo također objašnjava zašto u milimetarskom{4}}talasnom radarskom prikazu oblak tačaka pješaka nije samo rijedak već i dijelovi koji često nedostaju.
Ograničenja hardverskog otvora blende i ugaone rezolucije dodatno pogoršavaju diskretizaciju prostorne percepcije. Sposobnost radara milimetarskog talasa da razlikuje susedne mete ograničena je ugaonom rezolucijom antene, koja je fizički određena odnosom talasne dužine i ekvivalentnog otvora antene.
Ograničena prostorom za instalaciju vozila, fizička veličina radarskih antena milimetarskog talasa ne može se beskonačno proširivati. Zbog toga se horizontalna ugaona rezolucija tradicionalnih radara milimetarskog talasa održava samo između 5 stepeni i 10 stepeni, a većina njih nema mogućnost opažanja uglova nagiba.
To znači da unutar širokog raspona snopa, čak i ako postoji više centara refleksije, radar milimetarskih valova ih može spojiti u jednu tačku zbog nedovoljne rezolucije. Ova neefikasnost na nivou "prostornog uzorkovanja" u osnovi ograničava broj oblaka tačaka koji se mogu generirati u jediničnom prostoru, što onemogućuje radaru milimetarskih-talasa da izgradi detaljne trodimenzionalne modele- kroz skeniranje gustog laserskog snopa poput lidara.
