Mehanizem interakcije elektromagnetnega valovanja in omejitve fizičnih dimenzij
Glavni razlog za redkost oblakov radarskih točk milimetrskih valov izhaja iz osnovnih fizikalnih zakonov valovne optike in elektromagnetizma. Glavni delovni frekvenčni pas radarja z milimetrskimi valovi-v vozilu je 77 GHz do 79 GHz, ustrezna valovna dolžina pa je približno 3,8 mm do 3,9 mm.
V skladu s teorijo odboja elektromagnetnega valovanja relativna hrapavost površine predmeta določa značilnosti odmeva. Ko je valovna dolžina zaznavanja veliko večja od velikosti valovitosti površine predmeta, je površina videti kot kvazi-zrcalna površina z vidika elektromagnetnih valov, posledični odboj pa sledi Snellovemu zakonu, kar pomeni, da je vpadni kot enak kotu odboja.
V mestnih cestnih prizorih so kovinske površine avtomobilov, steklene zavese stavb in ravni asfaltni pločniki skoraj vse "zrcalne površine" za milimetrske valove z valovno dolžino blizu 4 mm.
Ta zrcalni odboj povzroči, da se večina elektromagnetne energije razprši v smeri stran od radarja milimetrskih-valovnih valov, pri čemer se le zelo majhna količina energije prenese nazaj do sprejemne antene z uklonom na robu predmeta, sekundarnim odbojem od strukture kotnega reflektorja ali povratnim sipanjem od običajnega vpada.
Nasprotno pa je valovna dolžina, ki jo uporablja lidar, na ravni 905 nm ali 1550 nm, kar je tri velikostne rede manjše od milimetrskih valov. Številne površine predmetov so za laserje hrapave in lahko povzročijo enakomeren razpršen odboj, s čimer zagotovijo, da lahko vsi deli površine predmeta odbijajo točke odmeva.
Poleg razlik v odbojnih vzorcih na bogastvo oblaka točk vplivata tudi dielektrična konstanta in prevodnost samega materiala. Kot dober prevodnik ima kovina izjemno visoko odbojnost za milimetrske valove, zato lahko vozila, zaščitne ograje in drugi predmeti tvorijo relativno stabilne točke zaznavanja. Pri ne-kovinskih ciljih, kot so pešci, katerih glavna sestavina je vlaga, je mehanizem absorpcije in razprševanja milimetrskih valov bolj zapleten.
Čeprav je zaradi vsebnosti ogljika v človeškem telesu nekoliko odbojno v pasu milimetrskih valov, ker je površinska oblika človeškega telesa izjemno nepravilna in nima velike ravninske ali kotne odbojne strukture, se energija zlahka razprši v več smereh, kar povzroči močno nihanje intenzivnosti odmeva.
Nekatere študije so o tem izvajale poskuse. Z uporabo modelov človeškega-telesa s prevleko iz ogljika je mogoče simulirati odbojne lastnosti pešcev. Toda kljub temu, ko so okončine pešca pod kotom glede na radarski žarek, se veliko število radiofrekvenčnih signalov odkloni, namesto da se vrne. To tudi pojasnjuje, zakaj na milimetrskem-radarskem pogledu oblak točk pešcev ni le redek, temveč tudi pogosto manjkajoče dele.
Omejitve strojne zaslonke in kotne ločljivosti še poslabšajo diskretizacijo prostorskega zaznavanja. Sposobnost radarja z milimetrskimi valovi za razlikovanje sosednjih ciljev je omejena s kotno ločljivostjo antene, ki je fizično določena z razmerjem med valovno dolžino in ekvivalentno odprtino antene.
Omejena s prostorom za namestitev v vozilu, fizične velikosti radarskih anten z milimetrskimi valovi ni mogoče širiti v nedogled. Zaradi tega horizontalna kotna ločljivost tradicionalnih radarjev z milimetrskimi valovi ohranja le med 5 in 10 stopinjami in večina od njih nima zmožnosti zaznavanja kotov naklona.
To pomeni, da lahko v širokem razponu žarka, tudi če obstaja več odbojnih centrov, jih lahko radar milimetrskih valov zaradi nezadostne ločljivosti združi v eno točkovni izhod. Ta neučinkovitost na ravni »prostorskega vzorčenja« bistveno omejuje število oblakov točk, ki jih je mogoče ustvariti v enoti prostora, zaradi česar radar z milimetrskimi-valovi ne more zgraditi podrobnih tri{2}}dimenzionalnih modelov s skeniranjem z gostim laserskim žarkom, kot je lidar.
