TI毫米波传感器IWR1642在人员检测、定位和跟踪中的应用案例






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毫米波作为一种传感解决方案,将会给人员检测、定位和跟踪方式带来变化。TI的毫米波传感器可以在各种环境下检测物体的距离、速度和角度,同时提供高级算法的片上处理功能。


目前人员跟踪传感器所使用的技术包括:被动红外(PIR)、光学摄像头、主动红外(如激光雷达和三维飞行时间(ToF))和10GHz至24GHz微波等。下表比较了这些技术并列出了它们的优缺点。



随着人们对安防、安全和效率的期望越来越高,下一代传感器必须克服常见的传感难题(误检/隐私/解决方案的复杂性/环境遮挡),提供既准确又可靠的传感。


TI的毫米波技术和IWR系列传感器件具有许多关键特性,可以提供距离、速度和角度这三个维度的数据,能准确地确定人员的位置及行进方向。

 

TI毫米波传感器中嵌入了处理内核,可实时处理距离、速度和角度数据。传感器还实现了高级算法,可支持跟踪人员运动历史、基于位置或行进方向触发系统或基于物体大小和运动对物体进行分类等功能。


在传感器上实现嵌入式处理意味着,可以在单个芯片上执行所有操作,而无需使用外部处理器。毫米波传感器还可以检测非常细小的动作(如人们打字、谈话或呼吸时的动作),在忽略静止物体的同时,防止出现错误检测。



毫米波传感器会发送和接收射频信号,可以在各种环境照明、温度、湿度和气流情况下进行准确传感,甚至可以在存在降水的情况下继续进行传感。这意味着毫米波传感器无需任何复杂软件即可应对阴影或天气等环境临界情况。


在非常注重隐私的应用(例如浴室、更衣室或健身房)中,人们可能会对使用摄像头和其他光学解决方案的做法比较敏感。而毫米波传感器使用的是射频信号,这意味着这些传感器不会提供任何与个人身份有关的信息。


传感器信号还可以穿透干墙、胶合板和塑料等不同类型的材料,方便用户选择独特的安装位置,包括隐藏在墙壁和其他物体的后面,从而避免系统损坏或让工业设计保持清洁。


TI的IWR1642器件包括用于运行板载算法的射频/模拟和数字处理内核,可支持14m的人员检测和跟踪功能。它包括硬件和软件组成部分。


硬件组成部分采用的IWR1642评估模块(EVM),以获得水平120°,垂直 30°的天线视角。从软件角度来看,该参考设计包括分别支持6m和14m运行的两个基本配置以及可消除静态物体的影响和可跟踪多人移动历史的专用算法。



• 静态干扰消除算法用于忽略场景中静止不动的物体。分析来自毫米波传感器的速度(多普勒)信息,以滤除属于静态背景的一部分的物体,例如墙壁和家具。由于人是移动的物体,借助此算法,更高级的应用和算法可以轻松忽略非人类静态物体,从而减少误检。


• 群组跟踪算法用于同时对多个对象进行区分和跟踪。此算法会在一段时间内监控点云的移动历史,从而测量场景中移动物体的大小、精确定位这些物体的位置并跟踪物体在一段时间内的移动和位置历史。



借助该算法,更高级别的应用可以确定在环境中移动的人员的确切位置和行进方向这些算法是在IWR1642上的软件中运行的示例处理流程中实现的。上图展示了该处理流程,在板载C674xDSP以及Arm®Cortex-R4F微控制器上运行的数字信号处理代码可实现该处理流程。



用户可以调整多个设置,以便在不同的环境中更接近期望的性能水平。TI在不同的环境下测试了该参考设计,包括会议室、走廊、开放式办公区和电梯,以证明该设计可在不同的调试参数下保持相应的性能。


TI毫米波传感器通过采用基于射频的耐用型高精度传感器实现了前所未有的距离、速度和角度数据集以及提供强大的片上处理功能。毫米波传感器可在强日光、黑暗、穿墙和雨中等富有挑战性的环境中实现传感。


本文案例英文来源TI官网。











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