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雷達技術在物聯網和嵌入式設計中的創新應用

2018-12-29

衆所周知,傳統的雷達技術被應用的相當廣泛,比如機載、艦載、基地雷達等方面去對目標進行檢測和成像,在日常生活中我們可以借助雷達傳感器去實現汽車倒車\行車輔助、天氣預報、交通管控、資源勘查等等很多的應用。


隨著物聯網(IoT)應用範圍不斷擴大,許多物聯網應用依靠嵌入式傳感器執行關鍵測量任務,或作爲控制電路的重要組成部分。新型傳感器的開發可實現新的應用,雷達傳感器已成爲物聯網和嵌入式設計中的重要設計單元。


雷达感知技术 已成为最新“交叉”传感器技术之一. 国产av在在免费线观看_秋葵视频网是业界首屈一指的电子测量仪器系统解決方案提供商。


近些年隨著半導體技術的快速發展,使得很多雷達的尺寸、功耗都在大幅下降,毫米波、超寬帶技術和多發多收的使用,結合創新的信號處理技術和計算能力不斷增強的芯片,雷達的感知功能日益強大。雷達感知是一種無線感知技術,通過分析接收到的目標回波特性,提取並發現目標的位置、形狀、運動特性和運動軌迹,並且可以進一步推斷目標和環境的特征。其作用類似于人類的眼睛和耳朵。與其它傳感器相比,雷達感知具有許多獨特的優勢。例如,與視覺傳感器相比,雷達不受光線明暗的影響,具有穿透遮擋物的能力,可以更好地保護個人隱私。與超聲技術相比,雷達感知的距離更遠,而且不會對人和動物造成傷害。


从智能路灯到运动检测 ?从血压监测到心率监测目前有些应用已经超越一般人对雷达技术的想象,例如建筑与智能家居(物联网)、周边和区域安全、照明和HVAC控制的空间占用检测、自动门和门控制、机器人技术、智能路灯(沿接近车辆的路径增加亮度的路灯),无人机和无人机高度仪、工业流体/固体水平传感和速度测量等。雷达感知技术的应用让路灯可以根据目标的不同状态做出不同反应。当无目标时,路灯可实现完全熄灭。当目标出现时,可根据目标的距离、速度等信息,对附近路灯是否点亮、亮灯程度进行实时智能控制。不仅降低了能源消耗,也能减少路灯本身损耗,延长路灯寿命。



利用雷达传感器发掘先进的停车场车辆检测方式,从而有效、简单方便的解决各种各样类型的停车场车辆检测问题。24GHz雷达传感器网络能够有效采集城市停车位信息,数据信息会被传送到停车管理控制中心,使得管理控制中心对停车位的分配可以变得更加智能。雷达传感器作为新添加的一项设备,方向朝下地安装在路灯和房屋墙壁上,从这些位置获取的信息就可以准确推断哪些区域还存有停车位。如果雷达传感器安装在更高的位置,则能够扫描更宽广的区域,因此更容易检测到停靠成一排的车辆。火柴盒大小的传感器首先发射微波脉冲,经街道和车辆反射后,获得相应的位置信息。利用雷达识别运动的技术可以应用在不同的场景中。比如在体育运动中,可以借用这项技术检测人和球类的运动状态和运动轨迹。在居家环境下,还可以做人体摔倒检测,用于预防老人摔倒。目前,我们的技术已经可以通过处理雷达数据,实现人体运动状态和轨迹的解读。随着人们生活水平的不断提升,人们对身体健康的关注度也是越来越高,实时快捷方便地检测心率与呼吸频率成为一种必然的趋势,传统检测设备不易携带、实时操作性较差。雷达波是一种电磁波,它不随温度、光线等环境因素的影响而变化,这在很大程度上提升了产品的抗干扰能力和稳定性,通过雷达波射频收发模块来完成对心率与呼吸信号的检测,可以实现非接触式检测,方便操作,可靠性较高。雷达波可以很好地穿过衣服和皮肤完成对心率与呼吸频率的检测。虽然心率与呼吸信号的幅度小,但是雷达射频收发模块实现了可调灵敏度,可以有效地完成心率与呼吸信号的检测。在雷达测血压心率方面国内创业公司也不落后,核心团队成员来自高通、博通、展讯等半导体公司的悦享趋势科技(LOHAS TECH)研究一种非接触式动脉雷达BioRF技术。通过雷达技术捕捉浅表动脉信号,避免光电传感器测量毛细血管带来的误差,实现精准的测量。

展示资料显示,这一整套系统解決方案包括一条天线、一个24GH雷达、一个低速ADC和一个定点DSP均集成在一块电路板上,这块电路板可以直接用作生命体征监测系统。当人坐在这款产品前面,它会将极低功率的雷达信号传送到他的身体,然后通过读取信号从而可以获得这个人的心率和呼吸速率信息。


現場工程師將傳輸極低雷達功率的電路板對著演示模特的胸口,在演示平台系統電腦界面上,雷達射頻芯片采集無線信號再轉換爲中頻信號,還有一個低速ADC,對數據進行了數字化處理,DSP傳感器和算法可以讀取呼吸速率和心率數據,將數據通過USB傳輸到了電腦中從而讀取人的實時心率。按照ADI的目標應用建議,該類系統可以應用于駕駛員健康監測用于追蹤駕駛員的心率信息並進行駕駛員狀態分析,還可將它放在兒童座椅或嬰兒車內用于監測嬰兒的健康情況,也可以把這款設備放在一個房間測量房內人員的心率,等等創新應用。


目前,低成本雷達感知技術以及可用的設計工具一應俱全,這類雷達傳感器可以提供有關物體存在、運動、角位置、速度以及與傳感器幾厘米到幾百米的距離等實時信息,滿足物聯網、嵌入式和智能照明等應用中所要求的性能和功能。與過去低成本的MEMS加速度計一樣,這也有可能促進全新的,意料之外的物聯網産品類別的開發。本文提及的創新應用只是雷達應用的冰山一角。