雷達(dá)，一種利用電磁波探測(cè)目標(biāo)物體的位置、速度和其他特征的技術(shù)。根據(jù)工作頻率和波段的不同，有如下種類(lèi)的雷達(dá)。
下文就其中毫米波雷達(dá)技術(shù)原理、毫米波雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用、毫米波雷達(dá)模塊優(yōu)略勢(shì)和毫米波雷達(dá)模塊產(chǎn)品做詳細(xì)介紹。
毫米波雷達(dá)是一種利用毫米波段電磁波（頻率范圍為30GHz到300GHz，波長(zhǎng)為1毫米到10毫米）進(jìn)行探測(cè)和測(cè)量的技術(shù)。
如下圖為雷達(dá)的主要構(gòu)成部分。
圖1
雷達(dá)主要構(gòu)成
①天線：用于接收和發(fā)送毫米波信號(hào)。需要注意天線的設(shè)計(jì)，直接影響了雷達(dá)系統(tǒng)的性能。
②發(fā)射機(jī)：用于生成和發(fā)射毫米波信號(hào)。發(fā)射機(jī)中一般還包含信號(hào)發(fā)生器和功率放大器等組件。
③射頻收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)：用于切換雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)狀態(tài)的切換。
④接收機(jī)：接收和處理反射回來(lái)的毫米波信號(hào)。其中一般還包括低噪放大器（LNA）、混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)化器（ADC）等組件。
⑤信號(hào)處理單元：主要工作為，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析、包括數(shù)字信號(hào)濾波、數(shù)據(jù)解調(diào)和目標(biāo)檢測(cè)等，同時(shí)將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器。
⑥顯示器：主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形展示等。
如下圖為整個(gè)毫米波雷達(dá)的工作流程。
圖2
①發(fā)射信號(hào)：雷達(dá)系統(tǒng)首先發(fā)出毫米波信號(hào)。
②信號(hào)傳播：信號(hào)傳播過(guò)程，在毫米波信號(hào)遇到目標(biāo)物體時(shí)會(huì)發(fā)生反射、散射或折射等現(xiàn)象。
③接收信號(hào)：雷達(dá)系統(tǒng)天線捕捉反射回來(lái)的毫米波信號(hào)，并將相應(yīng)信號(hào)發(fā)射到接收機(jī)進(jìn)行信號(hào)的處理。
④信號(hào)處理：接收機(jī)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算信號(hào)的時(shí)間延遲、信號(hào)強(qiáng)度和相位變化，確定目標(biāo)物體的距離、速度和形狀等信息。
⑤控制顯示：處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)控制與顯示單元展示給終端用戶，提供相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)等。
總的來(lái)說(shuō)，毫米波雷達(dá)系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)發(fā)起，經(jīng)天線發(fā)出信號(hào)，信號(hào)遇到目標(biāo)物體后部分信號(hào)反射回來(lái)由雷達(dá)天線捕捉到，將捕捉到的數(shù)據(jù)反饋給接收機(jī)，再到信號(hào)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終由顯示終端呈現(xiàn)出來(lái)。
與傳統(tǒng)的微波雷達(dá)相比，毫米波雷達(dá)具有更高的頻率和更短的波長(zhǎng)，因此能夠提供更高的分辨率和更精準(zhǔn)的探測(cè)能力。這使得毫米波雷達(dá)模塊在各種應(yīng)用中都表現(xiàn)出色，包括自動(dòng)駕駛、工業(yè)自動(dòng)化、安防監(jiān)控和健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
①自動(dòng)駕駛：毫米波雷達(dá)在自動(dòng)駕駛汽車(chē)中用于檢測(cè)前方障礙物、車(chē)輛和行人，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的車(chē)距測(cè)量和防碰撞預(yù)警。
②工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)生產(chǎn)中，毫米波雷達(dá)用于監(jiān)控生產(chǎn)線上的物體位置和移動(dòng)狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率和安全性。
③安防監(jiān)控：可用于檢測(cè)和跟蹤入侵者，提供高精度的周界防護(hù)和安全監(jiān)控。
④健康監(jiān)測(cè)：能夠用于人體生命體征的無(wú)接觸監(jiān)測(cè)，如呼吸頻率和心跳等，特別適用于醫(yī)院和家庭健康監(jiān)測(cè)。
毫米波雷達(dá)模塊在人體微動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在一些局限性。以下是對(duì)其優(yōu)劣勢(shì)的簡(jiǎn)要介紹：
1.1、高精度檢測(cè)
采用FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）技術(shù)和智能算法，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)距離分辨率和毫米級(jí)微動(dòng)感知。配備24GHz一發(fā)一收天線和專(zhuān)用信號(hào)處理芯片，確保檢測(cè)精度與穩(wěn)定性，支持多目標(biāo)同時(shí)檢測(cè)，精準(zhǔn)區(qū)分不同人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
1.2、廣覆蓋能力
最遠(yuǎn)感應(yīng)距離達(dá)10米，探測(cè)角度±60°，覆蓋更大監(jiān)控區(qū)域。支持掛頂、掛壁等多種安裝方式，適應(yīng)不同場(chǎng)景需求，專(zhuān)為室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)，信號(hào)穿透性強(qiáng)，減少盲區(qū)干擾。
1.3、易集成性
采用單芯片SoC設(shè)計(jì)，集成雷達(dá)收發(fā)、信號(hào)處理與算法運(yùn)算功能，簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)。尺寸緊湊（20mm×20mm），便于嵌入各類(lèi)智能設(shè)備，提供UART和SWD接口，支持快速開(kāi)發(fā)與調(diào)試。
1.4、靈活配置
支持通過(guò)上位機(jī)工具調(diào)整探測(cè)距離、靈敏度、目標(biāo)消失延遲等參數(shù)，可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景需求動(dòng)態(tài)調(diào)整。預(yù)置多種工作模式，支持不同應(yīng)用場(chǎng)景的快速切換。
1.5、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)
抗干擾設(shè)計(jì)有效抵御多徑效應(yīng)與非人物體干擾，在復(fù)雜環(huán)境中保持穩(wěn)定工作。全天候運(yùn)行，不受光線、溫度等環(huán)境因素影響，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)可靠監(jiān)測(cè)。
2.1、探測(cè)距離限制
毫米波雷達(dá)模塊在強(qiáng)反射或多徑效應(yīng)環(huán)境中，最大探測(cè)距離可能縮短。對(duì)于低反射率或小型目標(biāo)，探測(cè)距離可能降低，需合理安裝位置以避免信號(hào)衰減或盲區(qū)。
2.2、環(huán)境依賴(lài)性
毫米波雷達(dá)模塊需在合適的安裝環(huán)境中使用，避免金屬物體、強(qiáng)電磁干擾源對(duì)檢測(cè)精度的影響。暴雨、積雪等極端天氣可能干擾探測(cè)效果，高溫或低溫環(huán)境也可能影響性能。
2.3、成本考量
相比紅外或超聲波傳感器，毫米波雷達(dá)方案成本較高。采用先進(jìn)芯片和雷達(dá)技術(shù)，提升了模塊的成本，可能限制其在價(jià)格敏感型市場(chǎng)的應(yīng)用。
毫米波雷達(dá)模塊憑借其高精度、廣覆蓋與易集成特性，為智能家居、安防監(jiān)控等領(lǐng)域的人體感知需求提供了創(chuàng)新解決方案。盡管在極端環(huán)境下存在一定局限性，但其技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用潛力仍使其成為相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)選方案。
E54-24LD12A是億佰特毫米波雷達(dá)系列的廣覆蓋人體微動(dòng)毫米波傳感器，包含極簡(jiǎn)化24GHz 傳感器硬件和人體微動(dòng)感應(yīng)智能算法固件。該人體微動(dòng)毫米波雷達(dá)模組硬件搭載AIoT毫米波傳感器、高性能24GHz 一發(fā)一收天線和外圍電路；人體微動(dòng)感應(yīng)算法采用毫米波雷達(dá)距離測(cè)量技術(shù)和先進(jìn)的專(zhuān)有雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)、微動(dòng)和站立人體的精確感知。
人體微動(dòng)感應(yīng)智能算法固件主要應(yīng)用在室內(nèi)場(chǎng)景以感知區(qū)域內(nèi)是否有運(yùn)動(dòng)或者微動(dòng)的人體，并實(shí)時(shí)刷新檢測(cè)結(jié)果。E54-24LD12A對(duì)運(yùn)動(dòng)人體的最遠(yuǎn)感應(yīng)距離為10m，可輕松配置感應(yīng)距離范圍、不同區(qū)間的觸發(fā)和保持門(mén)限以及無(wú)人上報(bào)時(shí)間E54-24LD12A支持GPIO和UART接口，即插即用，可靈活應(yīng)用于不同的智能場(chǎng)景和終端產(chǎn)品。
人體存在感應(yīng)是一種無(wú)需肢體動(dòng)作即可探測(cè)到探測(cè)區(qū)間內(nèi)具有呼吸心跳等生物特征的技術(shù),尤其適用于對(duì)靜態(tài)人體，如熟睡者的探測(cè)。
E54-24LD12B毫米波雷達(dá)模組是億佰特毫米波雷達(dá)系列中的一款杰出人體生命存在感應(yīng)傳感器參考設(shè)計(jì)人體生命存在感應(yīng)毫米波雷達(dá)模塊，融合了高效的24GHz毫米波傳感器傳感器硬件E54-24LD12B與智能算法固件HPS01。傳感器硬件部分由AIoT毫米波傳感器芯片、高性能一發(fā)一收微帶天線、MCU以及配套的外圍輔助電路共同組成。而智能算法固件HPS01則采用了 FMCW 波形以及芯片專(zhuān)有的先進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)。此方案主要面向家庭、辦公和酒店等常規(guī)室內(nèi)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的精準(zhǔn)存在感應(yīng)。
E54-24LD12B毫米波雷達(dá)模組的最大檢測(cè)距離可達(dá)4.5米。用戶通過(guò)直觀的可視化工具界面,可輕松配置如最大感應(yīng)距離、不同距離段的感應(yīng)靈敏度以及無(wú)人持續(xù)時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)（詳見(jiàn)毫米波雷達(dá)模組產(chǎn)品手冊(cè)第九章）。此外,本方案支持GPIO和UART接口,實(shí)現(xiàn)感知結(jié)果的快速上報(bào),真正實(shí)現(xiàn)即插即用。
今天的分享就到這里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，提升資源利用率，更多毫米波雷達(dá)模組和無(wú)線數(shù)傳設(shè)備應(yīng)用案例資料信息，感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)進(jìn)行了解，也可以直接撥打400電話咨詢技術(shù)專(zhuān)員！
相關(guān)閱讀：
1、WiFi雷達(dá)技術(shù)原理特點(diǎn)及應(yīng)用詳解
