Rafsegulbylgjusamskiptakerfi og takmarkanir á eðlisfræðilegum víddum
Aðalástæðan fyrir dreifðri millimetrabylgjuradarpunktskýjum stafar af grundvallar eðlislögmálum ölduljósfræði og rafsegulfræði. Almennt vinnutíðnisvið ökutækja-millímetra bylgjuratsjár er 77GHz til 79GHz og samsvarandi bylgjulengd er um 3,8 mm til 3,9 mm.
Samkvæmt rafsegulbylgjuendurkastskenningunni ákvarðar hlutfallslegur grófleiki yfirborðs hlutar eiginleika bergmálsins. Þegar uppgötvun bylgjulengd er miklu stærri en bylgjustærð yfirborðs hlutar birtist yfirborðið sem hálfgerður-spegilflötur frá sjónarhóli rafsegulbylgna og endurkastið sem myndast fylgir lögmáli Snells, það er aðfallshornið er jafnt endurkastshorninu.
Í vegamyndum í þéttbýli eru málmfletir bíla, glertjaldveggir bygginga og flatt malbiksgangstétt nánast allt „spegill“ fyrir millimetrabylgjur með bylgjulengd nálægt 4 mm.
Þessi spegilmynd veldur því að megnið af rafsegulorkunni dreifist í átt frá millímetra-bylgjuratsjánum, þar sem aðeins mjög lítið magn af orku er sent til baka til móttökuloftnetsins með dreifingu á jaðri hlutarins, aukaendurkasti frá hornendurskinsbyggingu eða bakdreifingu frá venjulegu tíðni.
Aftur á móti er bylgjulengdin sem lidar notar á 905nm eða 1550nm stigi, sem er þremur stærðargráðum minni en millimetra bylgjur. Margir yfirborðsflatir hlutar eru grófir fyrir leysigeisla og geta framleitt einsleita dreifða endurspeglun og þannig tryggt að allir hlutar yfirborðs hlutar geti endurvarpað bergmálspunktum.
Til viðbótar við mismun á endurskinsmynstri hefur rafstuðullinn og leiðni efnisins sjálfs einnig áhrif á auðlegð punktskýsins. Sem góður leiðari hefur málmur afar mikla endurkastsgetu fyrir millimetrabylgjur, þannig að farartæki, handrið og aðrir hlutir geta myndað tiltölulega stöðuga greiningarpunkta. Fyrir skotmörk sem ekki eru úr málmi eins og gangandi vegfarendur þar sem raki er raki, er frásogs- og dreifingarbúnaður millimetrabylgna flóknari.
Þrátt fyrir að kolefnisinnihald mannslíkamans geri það nokkuð endurkastandi í millimetra bylgjubandinu, vegna þess að yfirborðslögun mannslíkamans er afar óregluleg og hefur ekki stórt svæði af flatri eða hyrndri endurspeglun, dreifist orkan auðveldlega í margar áttir, sem veldur því að bergmálsstyrkurinn sveiflast kröftuglega.
Sumar rannsóknir hafa gert tilraunir á þessu. Notkun kolefnis-húðaðra líkamalíkana getur líkt eftir endurkastseiginleikum gangandi vegfarenda. Hins vegar, þrátt fyrir það, þegar útlimir gangandi vegfaranda eru í horn miðað við ratsjárgeisla, mun mikill fjöldi útvarpsbylgnamerkja sveigjast í stað þess að snúa aftur. Þetta útskýrir líka hvers vegna í millímetra-bylgjuratsjánni er punktský gangandi vegfarenda ekki aðeins fábrotið heldur vantar líka oft hluta.
Takmarkanir vélbúnaðarops og hornaupplausnar auka enn frekar á misskilning staðbundinnar skynjunar. Geta millimetrabylgjuratsjár til að greina aðliggjandi markmið takmarkast af hornupplausn loftnetsins, sem er líkamlega ákvörðuð af hlutfalli bylgjulengdar og jafngildis ljósops loftnetsins.
Takmörkuð af uppsetningarrými ökutækis, líkamleg stærð millimetra bylgju ratsjárloftneta er ekki hægt að stækka endalaust. Þetta gerir það að verkum að lárétt hornupplausn hefðbundinna millimetra bylgjuratsjár heldur aðeins á milli 5 gráður og 10 gráður og flestir þeirra hafa ekki getu til að skynja hallahorn.
Þetta þýðir að innan breitt geislasviðs, jafnvel þótt það séu margar endurkastsstöðvar, getur millimetrabylgjuratsjá sameinað þær í einn punkt úttak vegna ófullnægjandi upplausnar. Þessi óhagkvæmni á „rýmissýnatöku“ stigi takmarkar í grundvallaratriðum fjölda punktskýja sem hægt er að mynda í einingarrými, sem gerir það ómögulegt fyrir millimetra-bylgjuratsjá að byggja ítarleg þrívíddarlíkön með þéttri leysigeislaskönnun eins og lidar.
