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毫米波雷达感应模块是一种工作在毫米波波段探测的雷达,毫米波通常指30~300GHz频域(波长1~10mm)。波长处于厘米波和光波范围内,因此具有微波制导和光电制导特点。
雷达感应模块测量人体呼吸心跳的原理是,人体的呼吸、心跳等活动会引起胸腔的波动,进而引起雷达与被测人体的径向距离的变化。通过测量径向距离的变化,可以提取人体呼吸心跳信号。
人体呼吸和心跳的雷达检测对于医疗监护、火灾、地震等灾后救援、家庭健康监护等都具有重要意义。与单目标呼吸心跳检测相比,多目标呼吸心跳检测的难点在于多目标的区分。
根据多目标区分域的不同,目前的研究可分为三类:距离维区分方法、方位向区分方法、信号域区分方法。
根据目标径向距离的不同,根据多目标区分法是最直接、最常用的方法。该方法的优点是多目标信号分离效果好,信号处理流程简单。
缺点在于,为了获得更高的距离分辨率,对雷达系统的带宽要求更高;当多个目标位于同一距离单位时,它们无法被区分。
方位向多目标区分方法是基于目标相对于雷达的不同方位角,这种方法的优点是可以用相同的距离单位分辨多个目标,但需要雷达使用阵列天线,需要研究相应的波达方向(DOA)估计和数字波束形成(DBF)方法。
信号域多目标区分方法是基于多目标呼吸心跳信号的差异,这种方法的优点是可以区分距离单位相同、方位相同的多个目标,但要求多个目标的呼吸心跳信号有明显差异,且多个目标在同一距离单位。
毫米波雷达的工作频率在30-300 GHz之间;高达几GHz的更宽带宽具有更高的距离分辨率。以3GHz的雷达带宽为例,其距离分辨率为5cm。高距离分辨率使得在距离维上区分多个目标成为一种可行的方案。
1、以家庭环境为例,多人呼吸监测的两个难点是:
①当两个或两个以上人体目标与雷达在同一直线上时,雷达只能测量最近的人体目标的胸部起伏信息;
②背景杂波干扰。在家居环境中,有许多大型物体,隐藏着人体胸腔的回波信号。
2、根据毫米波雷达感应模块的特点,很容易满足以下应用需求
①高精度多维搜索测量:距离、方位、频率、空间位置的高精度测量定位;
②雷达安装平台对体积、重量、振动等环境有着严格的要求:毫米波雷达天线体积小、重量轻,可以轻松满足便携式、弹载、车载、机载、星载等不同平台的特殊环境要求;
③目标特征提取和分类识别:毫米波雷达具有分辨率高、工作频带宽、多普勒频响值大、波长短、易于获取目标细节和轮廓成像清晰等特点,适用于目标分类识别的重要战术要求;
④小目标近程探测:毫米波的短波对应的光学面积更小,比微波雷达更适合小目标探测。除了空间目标观测等特种远程毫米波雷达,一般毫米波雷达适用于30km以下的近程探测。
5.8G电感式雷达感应模块直接从单片输出电感式控制信号,性能强大,算法丰富,扩展性强,适用于性能要求高的场景。支持标准的UART接口,可以与其他主控制器或传感器互联,也可以作为主控制器使用,可以实现基于人体呼吸检测的存在感。
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