

毫米波雷達模組作為一種高精度、高可靠性的感知手段微博感知手段,現(xiàn)如今杯廣泛應(yīng)用于人體檢測、生命體征監(jiān)測、行為分析等領(lǐng)域。毫米波檢測的核心原理是利用1GHz至300GHz頻段的無線電波,在與人體相互作用下,通過提取其回波中的微小變化,從而進行非接觸的提取人體的位置、運動速度、細微變化以及生命體征信息等各項信息。
毫米波具有高分辨率的特性,因其頻率高、波長短的特點,意味著在相同尺寸的條件下,能夠捕獲更窄的光束,因此其角度分辨率相當(dāng)高,同時毫米波又具有極大的帶寬(若干GHz),因此其距離上的分辨率也極高,通??梢宰龅?/span>厘米級精度定位。
毫米波具有極高的穿透性,輕松可以穿透一些常見的遮擋物,桌椅、木板、塑料以及一些比較薄的墻體,但是其對人體皮膚有比較好的反射性,因為這一特點,可以很輕松的發(fā)現(xiàn)隱藏在障礙物后的人體,在穿著衣服時也能輕松進行人體檢測。
毫米波因其極高的分辨率,因此對一些細微的動作十分敏感,可以輕松檢測到毫米級甚至微米級的位移變化,因此杯廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)監(jiān)測,如呼吸監(jiān)測和心跳檢測等。
毫米波具有極強的環(huán)境適應(yīng)性,它與光學(xué)類傳感探頭不同,不受到外部光照條件的限制,即使在強光照射,雨霧天氣等惡劣環(huán)境下也能不受到外界影響正常工作。
毫米波雷達檢測人體主要基于以下兩大物理原理:
目前市面上主流的毫米波人體檢測雷達均采用FMCW體制。雷達前方的發(fā)射頻率隨著時間線索進行線性增加連續(xù)波信號(chirp信號),當(dāng)該信號與人體碰撞后會被人體所反射,該波形再由接收天線進行接收。由于電磁波發(fā)送與接收到的回波信號存在頻率差異,因此也被稱為差頻檢測(beat frequency )。
距離探測:通過差頻頻率與目標距離成正比。通過快速傅里葉變換(FFT)分析差頻信號,即可精確計算出目標與檢測源之間的距離。
速度探測:人體相對于雷達有運動時,回波信號會產(chǎn)生一個多普勒頻移,該頻移與相對徑向速度成正比。通過分析連續(xù)多個頻譜之間的相位變化,即可精確測出人體的速度。
微多普勒效應(yīng)是毫米波雷達用于生命體征監(jiān)測和行為識別的關(guān)鍵條件,人體的生命活動會存在細微動作,并非完全處于靜止狀態(tài),這些細微動作會產(chǎn)生周期性的回波。
呼吸會使胸腔產(chǎn)生厘米級的周期性位移,心跳會使胸腔產(chǎn)生毫米級的微小振動,這些周期性的細微變化會在主多普勒頻移上產(chǎn)生獨特的邊帶頻譜,即微多普勒特征。通過對回波信號進行長時間的高分辨率進行分析,可以提取出這些特征,從而分離出呼吸率、心率等生命體征信息。
智能家居:老人跌倒檢測、睡眠質(zhì)量監(jiān)測、呼吸心跳檢測、手勢監(jiān)控;
安防監(jiān)控:入侵報警、人數(shù)統(tǒng)計;
醫(yī)療健康:非接觸連續(xù)生命體征監(jiān)測、睡眠呼吸綜合篩查;
車載感知:車內(nèi)活體檢測、駕駛員狀態(tài)監(jiān)控;
人機交互: 手勢識別等。
成本:高性能的毫米波芯片價格依舊高于超聲與紅外;
功耗:毫米波雷達功耗還是略高;
抗干擾能力:針對多個目標、金屬物等強反射會造成誤觸發(fā);
算法依賴性:高精度檢測十分依賴先進的算法;
法規(guī)限制:發(fā)射功率和頻段需嚴格遵守各國無線電管理法規(guī)。
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