毫米波雷達(dá)應(yīng)用于室內(nèi)人員檢測(cè)的原理解析

毫米波雷達(dá)應(yīng)用于室內(nèi)人員檢測(cè)與跟蹤是近幾年新興的技術(shù)，原理是電磁波信號(hào)通過雷達(dá)天線發(fā)射出去，被其發(fā)射路徑上的物體阻擋而發(fā)生反射，再由雷達(dá)接收天線接收，通過對(duì)接收到的信號(hào)做一系列處理，可以確定物體的距離、速度和角度等信息。

目前用于室內(nèi)人員檢測(cè)與跟蹤的傳感器除了毫米波雷達(dá)以外，還包括超聲、被動(dòng)紅外、主動(dòng)紅外（激光雷達(dá)、TOF）和光學(xué)攝像頭等傳感器，但是這些傳感器容易受外部環(huán)境（如光照、溫度等）影響，造成虛警的出現(xiàn)。而毫米波雷達(dá)則具備全天候的特性，在環(huán)境穩(wěn)健性方面比其他傳感器優(yōu)異很多，能夠滿足室內(nèi)人員檢測(cè)在準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等方面的要求，因此毫米波雷達(dá)被越來越多的應(yīng)用在安防監(jiān)控、智能家居、智慧養(yǎng)老和自動(dòng)門控制等領(lǐng)域。尤其在涉及到保護(hù)個(gè)人隱私生活等方面，毫米波雷達(dá)更有不可替代的天然優(yōu)勢(shì)。

加特蘭毫米波雷達(dá)室內(nèi)人員檢測(cè)與跟蹤應(yīng)用是基于60GHz/77GHz毫米波雷達(dá)芯片研發(fā)，采用FMCW、MIMO等技術(shù)，具有距離精度高、速度精度高、角度分辨率高及虛警率低等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)情況下對(duì)人員的準(zhǔn)確檢測(cè)、精確定位和穩(wěn)定跟蹤，并有效分類人與非人物體，統(tǒng)計(jì)室內(nèi)人員個(gè)數(shù)，穩(wěn)定輸出人員的距離、速度和角度等信息。圖1展示了加特蘭毫米波雷達(dá)傳感器在室內(nèi)環(huán)境下對(duì)人員檢測(cè)和跟蹤效果示例，該傳感器消除了桌椅、墻等靜態(tài)物體，可以同時(shí)對(duì)三個(gè)人員進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)、精確定位和穩(wěn)定跟蹤。

加特蘭毫米波雷達(dá)室內(nèi)人員檢測(cè)與跟蹤應(yīng)用通過采用FMCW、MIMO等技術(shù)，運(yùn)用靜止物體消除算法、多徑干擾消除算法、群目標(biāo)跟蹤算法和分類人與非人物體算法等關(guān)鍵算法，解決了室內(nèi)多徑所帶來的虛假目標(biāo)的難題，并有效分類出人與其他物體，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境下多目標(biāo)跟蹤定位的功能。

靜止物體消除算法主要用于消除室內(nèi)環(huán)境中靜止不動(dòng)的物體（如墻、桌椅等），該算法在信號(hào)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊均有涉及，通過消除零多普勒通道目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)靜止物體的濾除，避免靜止物體對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的干擾。

多徑干擾消除算法主要用于消除室內(nèi)場(chǎng)景中目標(biāo)運(yùn)動(dòng)所帶來的虛假檢測(cè)點(diǎn)，避免這些虛假檢測(cè)點(diǎn)被毫米波雷達(dá)傳感器誤認(rèn)為目標(biāo)進(jìn)行跟蹤輸出，造成虛警的問題，如圖2所示。該算法會(huì)根據(jù)室內(nèi)環(huán)境面積以及毫米波雷達(dá)傳感器所得到的原始檢測(cè)點(diǎn)信息（如距離、速度、角度和信噪比等）， 進(jìn)行綜合判決，判斷得到的原始檢測(cè)點(diǎn)是否為虛假點(diǎn)，從而將其濾除，大大降低室內(nèi)環(huán)境下多徑所帶來的虛警問題。

室內(nèi)多徑產(chǎn)生的虛假檢測(cè)點(diǎn)

群目標(biāo)跟蹤算法主要用于對(duì)室內(nèi)環(huán)境下多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行精確定位和穩(wěn)定跟蹤。此算法首先會(huì)對(duì)原始檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行有效聚類，得到不同目標(biāo)類簇，然后借助擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)不同簇進(jìn)行跟蹤濾波處理，最后得到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)航跡。

分類人與非人物體算法主要用于人與帶有微動(dòng)的物體（如轉(zhuǎn)動(dòng)的電風(fēng)扇、飄動(dòng)的窗簾等）的區(qū)分。微動(dòng)的物體具有一定的多普勒速度，容易引起毫米波雷達(dá)傳感器的誤判，對(duì)其進(jìn)行跟蹤輸出。分類人與非人物體算法會(huì)統(tǒng)計(jì)人與微動(dòng)物體的特性，提取有效特征，進(jìn)行目標(biāo)分類，最后只輸出人員的跟蹤結(jié)果。
來源；微波射頻網(wǎng)