En liten, bärbar radar kan tillåta synskadade, eller obemannade rörliga enheter för att upptäcka objekt i realtid.

Radarteknik har använts i decennier inom luftfart, försvars- och fartkamerateknik. Nu, ett team på KAUST, i samarbete med forskare vid Finlands tekniska forskningscentrum VTT, har skapat en kompakt, lågkostnadsradar med potentiella tillämpningar inom vård och personlig säkerhet.

Radar ger detaljerad information om storleken, avstånd och hastighet för rörliga föremål. Dock, för applikationer på nära håll, de överförda radiovågorna måste ha korta våglängder för att få så många detaljer som möjligt om sin närmaste miljö. Sådana sensorer kan hjälpa synskadade, och obemannade rörliga enheter, att se genom att översätta radarreflektioner till användbar information.

"Nuvarande radarmoduler är stora och skrymmande. De går också miste om viktiga detaljer eftersom de fungerar med långa radiovåglängder, "säger Seifallah Jardak, som arbetade på projektet under överinseende av Sajid Ahmed och Mohamed-Slim Alouini från KAUST och tillsammans med Tero Kiuru och Mikko Metso från VTT. "Vi ville utveckla en lågeffekt, bärbar radar. Kollegor på VTT tog med sig nödvändig erfarenhet av millimetervågs- ​​och hårdvarudesign, medan jag fokuserade på signalbehandlingssidan och utvecklade modulär radarprogramvara, "förklarar Jardak.

Den tidigaste prototypen utförde en enda skanning varannan sekund, vilket gör det svårt att skaffa tillräckligt med indata. Jardak optimerade signalbehandlingsmodulerna och förbättrade prestandan till åtta skanningar per sekund, ger bättre realtidsövervakning.

Enhetsdesignen innehåller en frekvensmodulerad kontinuerlig våg (FMCW) radar. Detta innebär att radarn producerar kontinuerliga pulser av millimetervåglängdsradiovågor som har en frekvens som varierar under varje puls. Den lilla våglängden betyder att tiden det tar för pulser att nå ett objekt och reflektera tillbaka, och därför avståndet till objektet, beräknas exakt.

"För att begränsa storleken på vårt system, vi valde en driftsfrekvens på 24 Gigahertz. Detta gjorde att vi kunde minska storleken på mikrobandantennen, "säger Jardak." Vår design har också en sändar- och två mottagarantenner, vilket betyder att det bättre kan uppskatta ett måls vinklade plats. "

Enheten passar i en 10-centimeter låda, väger mindre än 150 gram och drivs av ett 5V batteri. Inledande försök tyder på att enheten kan måldetektera, hastighetsuppskattning och spårning i upp till 12 meters avstånd. Teamet använde det till och med för att upptäcka om en person andades när han satt i en stol.

"Vår prototyp kan också vara användbar för obemannade robot- och quadcopter -applikationer där ett system för att undvika kollisioner krävs. "tillägger Jardak.