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PCBブログ - ミリ波レーダセンシング自動化

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ミリ波レーダセンシング自動化

2022-10-13
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Author:iPCB

これ ミリ波レーダ モノのインターネットによる人間の知覚プログラムは、室内シーンの設計を最適化する, 室内使用レーダーの干渉問題を独自のアルゴリズムで解決する, インテリジェントオフィスやインテリジェント照明などのさまざまなIoTソリューションに広く応用されているシーン.

会議エリアにはミリ波レーダーによる人感知を実装し、会議予約システムと組み合わせてスマートな管理を実現することもできる。

例えば、会議室予約シーンにおいて、会議室に設置された誘導レーダーが会議員が所定時間内に会議室に入ってくることを検出しない場合、会議室資源を自動的に解放することができ、会議室資源の効率的な利用を確保することができる。

スマート人体呼吸センサによる人体静的モニタリングの実現. 使用 ミリ波レーダ技術, select appropriate ISM radar frequency bands according to different environmental characteristics (space size, environmental complexity).


異なるシーンでのお客様のカスタマイズニーズをよりよく満たすために、APPまたはダイヤルアップを通じてデバイスの感度、遅延、距離を調整することができ、それによって製品の環境への適応性を大幅に高め、アプリケーションシーンの深さとのシームレスな接続を実現することができる。これは光検出をサポートしており(デフォルトではオンになっていない)、昼と夜を自動的に検出し、昼と夜に自動的にアクティブにしてレーダー誘導モードに入る。廊下、廊下、車庫、ベランダなどの誘導灯や安全警報装置によく応用できます。省エネスイッチ装置としても使用できます。インタフェースの面では、スマートレーダ人体存在センサはドライコンタクト、強電、PLC、485などを含む多種のインタフェースを提供し、通信方式は落書き/プライベートクラウド/LORA/NBなどの主流通信方式にも対応できる。センシング感度(センシング距離)、センシング時間、光制御照度を調整し、制御することができ、センシング範囲はより正確である。将来的にはスマートホーム、モノのインターネット、スマート照明などの分野に広く応用されるだろう。

新しいオフィスビルや工場を設計するエンジニアや建築家は、さまざまな省エネ・安全保障機能を実現するために改良されたセンサーを求めている。これらのセンサは、オフィスビル内の人や工場内のロボットや他の機械の移動や位置を検出するために使用されます。初期の設計では、複数のセンサータイプを使用し、いくつかの成功を収めたが、デザイナーたちはミリ波(mmWave)センサーを発見したばかりだった。低コストのミリ波モノリシックレーダはセンサとして機能し、他のセンサでは提供できない多くの利点を提供することができる。ミリ波センサは、新しい建物や工場の建設や改造に伴い、以前は実現不可能だった改良や新機能を追加することができる。

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人員の検出と追跡の主な価値は省エネである。労働者の多い建物の中で、人員の位置と密度は時間とともに大きく変化している。人々の居住状況に合わせて暖房、エアコン、照明を調整することに意味がある。誰かがその場にいる場合は、生産性を維持するために最適な量の加熱や冷却、照明を提供することができます。人がいなければ、冷房と暖房を大幅に減らすことができ、照明をオフにすることができ、大量のエネルギーを節約することができます。

セキュリティシステムも自動監視によって強化することができます。人員の位置、カウント、追跡は、特定の空間を保護し、ドアとドアの制御が必要なセキュリティプロトコルに適合するようにするために必要な基本的なデータです。


安全性は近接検出の別の用途であり、特に移動ロボットや他の機械が人間に脅威を与える可能性がある工場である。適切な警告を伴うモーションセンシングは、事故を大幅に減らすことができます。他の用途としては、交差点や駐車場の交通監視、タンク内の液体または固体の液面センシングが挙げられる。これらのすべてのアプリケーションの成功は、人の検出と追跡の信頼性と正確さに依存します。ミリ波センサはこれを提供することができる。


センサー調査はオフィスビルや工場に最適な暖房、エアコン、照明を提供し、大量の運営予算を節約した。例えば、部屋に人がいなければ、温度を変えたり電気を消したりすることでエネルギーを大幅に節約することができます。エネルギースターは、人員の存在を考慮しなければ、一般的な商業建築はエネルギー消費の30%を浪費すると指摘している。コスト削減の鍵は、適切な環境条件を適切な時間に提供することです。


建築およびプラント自動化システムは、あらゆるタイプのセンサに依存して、さまざまな物理的特性を監視しています。いくつかの例には、温度、湿度、周囲光センサ、煙検出器が含まれる。他のセンサは、ドアや窓の監視に使用される磁気検出器、一酸化炭素や他の有毒ガスやほこり、花粉の検出器です。これらのセンサーはすべて、温風、空調(HVAC)、照明システムを操作する中央制御システムに信号をフィードバックとして送信します。適切な温度と照明条件は、従業員の快適さと生産性を高めることができます。


重要な要素は監視プロセスであり、ビルに何人いるか、どこにいるかを決定します。人数を検出し、統計するためには特別なセンサーが必要です。この目的のために、近接センサまたは検出器が使用されます。流行の近接検出器は受動赤外(PIR)センサである。体温を検出し、コントローラに信号を送信して動作します。図1の簡単なPIR検出器は、粗い動き以外に何の違いもない単一の広いカバー領域を有する。より複雑な赤外検出器は、赤外検出器によって捕捉可能な3 Dシーンを作成するために、複数の赤外レーザまたはLEDを使用して1つの領域を照明する。次に、ソフトウェア内のデジタルシーンを解析して人数を決定します。基本的な受動赤外線検出器のカバー面積は大きいが、詳細を見分けることはできない。

超音波センサやカメラにも同様のオプションを使用できます。超音波検出器は、40 kHz〜80 kHzの範囲の高周波音で領域を描画し、人検出ソフトウェアで分析可能な反射を回復する。カメラが一般的になり、マシンビジョンソフトウェアは同様の機能を実行するために使用できますが、プライバシーの問題があります。


会議室などの典型的なビジネス空間は、レーダーセンサーに覆われ、机の上の人数を正確に計算することができます。

1つのタイプのレーダ装置は、76 GHz〜81 GHzの範囲で動作する周波数変調連続波(FMCW)タイプである。モノリシックレーダシステムを考慮する最良の方法は、別のセンサと見なすことである。ミリ波レーダは物体接近検出、運動感知、被探査物体までの距離測定に優れていることが実証された。

レーダーは距離、方向(角度)、速度を測定するために使われていることを思い出してみてください。警察の速度測定レーダーと野球の速度測定銃が良い例だ。チップ上の送信機(TX)は信号を送信し、遠隔オブジェクトから信号を反転する。


図には簡略化されたレーダートランシーバが示されている。リターン信号の周波数は、受信機(RX)において送信周波数と混合され、デジタル化中間周波数(IF)を生成する。チッププロセッサ上でこれらのデータを使用して伝送時間を測定し、電波速度が既知の場合に距離を計算することができる。位置と角度(方位角)は、高配向アンテナを用いて検出することもできる。周波数変調レーダーでは、動きや速度を測定することもできます。その結果、非常に柔軟でプログラム可能なセンサであり、非常に正確な人誘導デバイスを生成することができます。ミリ波レーダーセンサーは室内の複雑な環境に対して最適化を行い、ネットワーク配置をサポートし、人間の存在を正確に検出することができ、知能建築分野の建築自動化、空調、照明制御に応用できる。ミリ波レーダ誘導信号の周波数はより正確で、より安定しており、コストはより低い。スマートホームではスマート照明などの優れた使用効果があります。


他の近接センサーと比べて、レーダーはいくつかの主要な利点があります:

彼らは暗闇の中でそれを見たが、カメラは持っていなかった。空気中の煙やほこり、明るい日差しの影響を受けません。

それらの高周波は、近距離物体を分解する際により高い精度を提供する。移動する位置と方向を決定することができます。複数のアンテナがビーム形成によって位相制御アレイを形成し、人口統計の正確性を高めるのを助ける。

それらは運動と速度の精細さを測定する。PIRセンサーとミリ波センサーのテストにより、レーダーセンサーは人体の呼吸などの微細な動きを捉えることができることが証明された。

壁を通じて人の動きを検出することができます。テストにより、レーダーセンサーは石膏ボードやプラスチック壁を容易に貫通でき、正確なカウントを提供できることが明らかになった。しかし、2層の乾燥した壁や合板は確かにレーダー信号を大きく弱め、検出を困難にする。

ミリ波レーダセンサは人間統計では良好であるが、物体の検出と識別のほとんどは処理ソフトウェアのおかげであることを覚えておいてください。最適な結果を得るためには、複雑なアルゴリズムとDSPマイクロコントローラが必要です。

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