但是上述这些方法有一个共性,它们都是“打仗式”的丈量方案,便是要将传感器直接连接到被测工具的身体上。如果想找一种“非打仗式”的丈量方法,隔空完成心跳、呼吸的实时监测,可行吗?
这样的丈量方案已经有了!
它采取的是毫米波雷达技能。

性能不俗的“后来者”

众所周知,雷达最早的运用是在军事上,其事理是产生并通过发射器发送一个频率随韶光逐渐增加的旗子暗记,当这个旗子暗记碰着物体之后会反射回来,其时延是间隔/光速数值的2倍,而返回来的波形和发出的波形之间有个频率差,这个频率差和时延呈线性关系,将这两个频率做一个减法,就可以得到二者频率的差频(差拍频率),由此就可以打算出物体与雷达的间隔。在此根本上,不仅可以获知被测目标是否存在,还可以打算出目标的位置、方向、间隔和速率等精确信息。
后来,雷达的运用逐渐扩展到其他一些专用领域,并且终极凭借毫米波雷达走入了民用市场。汽车成了毫米波雷达在民用领域一个主要的切入点,这些年随着自动驾驶的兴起,更是发展势头强劲。目前在L2.5以上的自动驾驶系统中,毫米波雷达基本成了标配。
毫米波雷达实质上是对物体占位和运动进行感测,在更广阔的民用领域,在雷达到来之前已经有一些成熟传感技能(如PIR和超声波)的成熟运用,想冲要破自己原有的“舒适圈”,进入这个新领域,毫米波雷达就要直面这些技能的寻衅。
表1:毫米波雷达与其他传感器技能的比较
不过就技能特性来讲,毫米波雷达对付自身在民用市场攻城略地还是很有信心的。详细来说,毫米波雷达不随意马虎受环境(温度光芒等)的影响,能够穿透塑料、墙板和衣服等非金属材料,这就决定了它可以在一些特定的运用处景中霸占C位;另一方面,与其他传感器比较,毫米波雷达不仅可以侦测到工具是否存在,还可以确定移动物体的方向、速率、间隔,乃至可以根据天线配置确定移动物体的准确位置,这些高精度的数据和丰富的信息,无疑会为毫米波雷达在工业和消费市场,特殊是与物联网干系的领域赢得新的发展空间。
毫米波雷达“三兄弟”
按照事情频段,针对民用市场的毫米波雷达可以分为三类:
24GHz毫米波雷达。这也是最先投入民用的毫米波雷达,其波长为1.25cm(勉强算是毫米波)。由于频段的频率比较低,带宽比较窄(只有250MHz),因此24GHz毫米波雷达在丈量精度上受限,这也在一定程度上限定了其运用范围的扩展。不过由于其技能成熟,本钱低廉,还是有不少可发挥的空间。
77GHz毫米波雷达。这个频段的毫米波雷达波长只有3.9mm,频率比较高,带宽可达4GHz。一样平常来说,雷达的波长越短,分辨率/精准度越高(当然本钱也会更高),全体系统的形状也会更小,因此77GHz毫米波雷达逐渐接棒24GHz产品,成为汽车领域的主流,而且很多国家和地区也将这个频段分配为汽车的专用频段。
随着77GHz毫米波雷达技能的成熟,24GHz方案在车载运用上的性价比上风也不是那么显著了,因此这些年24GHz毫米波雷达也逐渐将后续发展的重心转向工业和消费市场。
60GHz毫米波雷达。这个频段的雷达波长为5mm,具有高达7GHz的可用于短程运用的免容许带宽,因此其可以供应更好的分辨率。它的涌现紧张是为了应对24GHz雷达带宽受限、精度不敷、对利用物体的感测有局限的问题。正由于此,各个紧张的技能厂商环绕非汽车领域的毫米波雷达的竞争,也逐渐从24GHz转移到60GHz频段。
显而易见,60GHz毫米波雷达对付细微动作的检测更为善于。60GHz的雷达波长为5mm,0.5mm的微动作,相称于10%的波长,这在雷达“看起来”已经是一个明显的位移了。
非汽车领域的“新赛道”
可以说,有了24GHz雷达打前站,77GHz雷达在汽车领域的重点打破,以及60GHz雷达的补强,毫米波雷达“三兄弟”已经在民用市场闯出了一片新天地。特殊是在非汽车领域,毫米波雷达在四个领域的表现十分值得期待。
首先是楼宇自动化和智能家居领域。作为人体和运动传感器,毫米波雷达可以对区域内的职员数量、位置进行精准的感知,并以此为依据去掌握照明、空调等系统,实现更高效的节能。也有开拓者在探索将毫米波雷达与电梯掌握结合在一起,根据算法准确测算出电梯间内等待的搭客数量——乃至能够准确判断出无关的过客和真正的搭客——进而合理调度,提升电梯的运行效率。
其次是康健监护领域。上文提到的心跳、呼吸监测便是一个范例的用例。而且随着老龄化进程的加速,毫米波雷达与聪慧养老相结合,还可以蜕变出跌倒报警、就寝监控等更多的新用例。这一领域未来的前景,也非常值得关注。比如,安富利就开拓出了一款基于英飞凌BGT60TR1X系列毫米波雷达芯片的呼吸心跳检测办理方案,该方案利用一发一收两根天线即可事情,采集得到的数据通过基于Arm Cortex-M7的低本钱MCU上进行处理,能够在大范围内自动检测并捕获呼吸和心跳引发的细微动作。
图1:安富利的毫米波雷达功能示意图
图2:安富利毫米波雷达呼吸心跳检测方案实测图,
左上和右上图显示的是随呼吸和心跳引发的胸部位移变革
第三是安防监控领域。只管摄像头目前是这一领域的主流方案,但是个人隐私也一贯是伴随着视觉办理方案的敏感的话题。因此在特定的场合,毫米波雷达可以作为一个替代方案,代替摄像头去进行流量剖析、入侵检测等事情。此外,采取“摄像头+毫米波雷达”相互联动的办理方案,还可增强原有方案的性能和可靠性,有利于实现更高的识别率、更低的误报率、更低的人工本钱。
末了是人机交互(HMI)领域。凭借精准运动检测,毫米波雷达可以实现更风雅的手势和肢体识别,为用户供应更自然的HMI体验。这在小屏幕或近程屏幕的非打仗手势掌握、实时游戏交互、家电掌握等方面将带了全新的用户体验。
总之,从军用到专用,再到汽车,再到工业和消费物联网运用,毫米波雷达通过不断地“出圈”,使得自身的运用版图不断扩大。MarketsandMarkets的数据显示,到2023年雷达传感器的市场总量将达到206亿美元,从2017年到2023年的复合年增长率高达19.5%。个中车载雷达是这一波增长最大的推动力,可以预见,接下来物联网市场将会成为驱动毫米波雷达市场的另一个车轮,推动其以更高的加速度向前飞奔。
关于安富利公司
安富利是环球领先的技能分销商和解决方案供应商,在过去一个世纪里一贯秉持初心,知足客户不断变革的需求。从构思到设计,再从原型创建莅临盆,安富利可在产品生命周期的每个阶段为客户供应支持。安富利在全体技能代价链中处于中央位置。这种独特的地位让安富利能够在产品开拓过程中加快设计和供应速率,从而帮助客户尽快实现营收。数十年如一日,安富利一贯致力于帮助环球客户和供应商实现技能的变革。







