一文了解毫米波雷達(dá)傳感技術(shù)

毫米波雷達(dá)，是工作在毫米波波段探測(cè)的雷達(dá)。通常毫米波是指30~300GHz頻域（波長(zhǎng)為1~10mm）的。毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。

與光波相比，毫米波雷達(dá)利用大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。

因此毫米波雷達(dá)在通信、雷達(dá)、制導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學(xué)和波譜學(xué)方面都有重大的意義。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實(shí)現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)。

① 在天線口徑相同的情況下，毫米波雷達(dá)有更窄的波束（一般為毫弧度量級(jí)），可提高雷達(dá)的角分辨能力和測(cè)角精度，并且有利于抗電子干擾、雜波干擾和多徑反射干擾等。

② 由于工作頻率高，可能得到大的信號(hào)帶寬（如吉赫量級(jí)）和多普勒頻移，有利于提高距離和速度的測(cè)量精度和分辨能力并能分析目標(biāo)特征。

雷達(dá)測(cè)量人體呼吸心跳的原理為：呼吸和心跳等人體活動(dòng)會(huì)引起胸腔的起伏，進(jìn)而引起雷達(dá)與被測(cè)人體之間的徑向距離的變化。通過測(cè)量該徑向距離的變化，可提取人體呼吸心跳信號(hào)。雷達(dá)的人體呼吸心跳檢測(cè)對(duì)于醫(yī)療監(jiān)護(hù)、火災(zāi)和地震等災(zāi)后救援、家居健康監(jiān)測(cè)具有重要意義。

相比于單目標(biāo)呼吸心跳檢測(cè)，多目標(biāo)呼吸心跳檢測(cè)的難點(diǎn)在于多目標(biāo)的區(qū)分。根據(jù)多目標(biāo)區(qū)分域的不同，當(dāng)前研究可分為三類：距離維區(qū)分方法、方位向區(qū)分方法、信號(hào)域區(qū)分方法。

距離維多目標(biāo)區(qū)分方法是根據(jù)目標(biāo)徑向距離不同進(jìn)行區(qū)分，是最直接最常見的方法，該方法的優(yōu)勢(shì)為多目標(biāo)信號(hào)分離結(jié)果好，信號(hào)處理流程較為簡(jiǎn)單。劣勢(shì)在于為了獲得較高的距離分辨率，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)帶寬要求較高；當(dāng)多目標(biāo)位于同一距離單元時(shí)，無法進(jìn)行區(qū)分。

方位向多目標(biāo)區(qū)分方法是根據(jù)目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)方位角不同進(jìn)行區(qū)分。該方法的優(yōu)勢(shì)是可區(qū)分同一距離單元的多目標(biāo)，但要求雷達(dá)使用陣列天線，并且需要研究相應(yīng)的波達(dá)方向（DOA）估計(jì)方法和數(shù)字波束形成（DBF）方法。

信號(hào)域多目標(biāo)區(qū)分方法是根據(jù)多目標(biāo)呼吸心跳信號(hào)的差異性進(jìn)行區(qū)分。該方法的優(yōu)勢(shì)是可區(qū)分同一距離單元同一方位角的多目標(biāo)，但要求多目標(biāo)呼吸心跳信號(hào)具有較為明顯的差異，且要求多目標(biāo)在同一距離單元處。

毫米波雷達(dá)工作頻率在30GHz到300GHz之間；帶寬較寬，可達(dá)數(shù)GHz，因而具有更高的距離分辨率。以雷達(dá)帶寬為3GHz為例，則其距離分辨率為5cm。高距離分辨率使得在距離維對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分成為一種可行的方案。

以家居環(huán)境為例，多人呼吸監(jiān)測(cè)的兩個(gè)難點(diǎn)是：

1）當(dāng)兩/多個(gè)人體目標(biāo)與雷達(dá)處在同一直線時(shí)，雷達(dá)只能測(cè)得距離最近的人體目標(biāo)的胸腔起伏信息；

2）背景雜3波干擾。在家居環(huán)境中，存在諸多體積較大的物體，掩蓋了人體胸腔回波信號(hào)。

這就可應(yīng)用到飛睿科技5.8G存在感應(yīng)雷達(dá)模組了，該系列是工作在5.8GHz±75MHz頻段，集成高性能32位MCU，單芯片直接輸出感應(yīng)控制信號(hào)，真正的SoC。性能強(qiáng)大，可做豐富算法，拓展性強(qiáng)，適合高性能要求的場(chǎng)景。

支持標(biāo)準(zhǔn)UART接口，可與其他主控或傳感器互聯(lián)互通，也可作為主控使用，可基于人體呼吸的探測(cè)，實(shí)現(xiàn)存在感應(yīng)。

產(chǎn)品特點(diǎn)

FR58L4M32-2020S

工作頻率：5.8Ghz±75MHz；

供電電壓：4.5~5.5V；

正向極限距離可達(dá)30米；

搭載32位MCU；

抗干擾能力強(qiáng)，支持密集分布；

基于探測(cè)人體呼吸，實(shí)現(xiàn)存在感應(yīng)；

符合FCC/CE/SRRC等無線認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)；

工業(yè)級(jí)，支持高低溫（-40°-85°）可靠性測(cè)試；

集成中頻處理與濾波；

靈活多樣的管角接口；

針對(duì)性核心算法協(xié)議；

支持距離調(diào)節(jié)；

支持光敏（可選）。

根據(jù)毫米波雷達(dá)的特點(diǎn)，它容易滿足以下的應(yīng)用需求：

1、高精度多維搜索測(cè)量：進(jìn)行高精度距離、方位、頻率和空間位置的測(cè)量定位；

2、雷達(dá)安裝平臺(tái)有體積、重量、振動(dòng)和其它環(huán)境的嚴(yán)格要求：毫米波雷達(dá)天線尺寸小、重量輕，容易滿足便攜、彈載、車載、機(jī)載和星載等不同平臺(tái)的特殊環(huán)境要求；

3、目標(biāo)特征提取和分類識(shí)別：毫米波雷達(dá)高分辨力、寬工作頻帶、大數(shù)值的多普勒頻率響應(yīng)、短的波長(zhǎng)易獲得目標(biāo)細(xì)節(jié)特征和清晰輪廓成像等特點(diǎn)，適于目標(biāo)分類和識(shí)別的重要戰(zhàn)術(shù)要求；

4、小目標(biāo)和近距離探測(cè)：毫米波短波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光學(xué)區(qū)尺寸較小，相對(duì)微波雷達(dá)更適于小目標(biāo)探測(cè)。除特殊的空間目標(biāo)觀測(cè)等遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)外，一般毫米波雷達(dá)適用于30km以下的近距離探測(cè)。

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