一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，属于人体检测领域，包括电源、4GCAT1模块、雷达芯片、雷达天线、MCU和温度传感器。所述电源为MCU、雷达芯片、4GCAT1模块以及温度传感器提供电压；所述4GCAT1模块将雷达芯片采集到的人体微动信号，也即人体存在信号发送到后台服务器，通过该服务器下发执行，控制电气设备的启停，最大化节能；所述雷达芯片通过调频连续波的发射和接收，将外界的物体信号转换成电信号，发送到MCU进行处理；所述MCU负责雷达芯片的信号采集，处理，输出，另外温度的采集也由MCU负责；所述雷达天线将射频信号进行波束压缩，能量更加集中，方向更加明确，同时提高雷达芯片的信号增益。时提高雷达芯片的信号增益。时提高雷达芯片的信号增益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统


[0001]本专利技术涉及人体检测
，特别涉及一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统。

技术介绍

[0002]随着人们对环境污染越来越重视，减少碳排放实现节能环保是当务之急。因此对监测办公室、会议室、生产车间等工作区域有没有人存在，以此来决定如空调、灯光等电气设备是否需要关闭，孕育了很多检测手段。
[0003]传统的手段是基于红外原理，主要思路是人体都有恒定的体温，所以会发出特定波长10μm左右的红外线；红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号，其主要框图如图1所示，但是红外技术存在以下缺点：
[0004](1)容易受各种热源、阳光源干扰，红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收，易受射频辐射的干扰；
[0005](2)环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵；
[0006](3)红外技术检测人体的作用距离短，灵敏度低，覆盖范围窄，达不到室内高度较高检测人体存在。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，以解决
技术介绍
中的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，包括：
[0009]雷达芯片，通过调频连续波的发射和接收，将外界的物体信号转换成电信号，发送到MCU进行处理；
[0010]雷达天线，将射频信号进行波束压缩，能量更加集中，方向更加明确，同时提高所述雷达芯片的信号增益；
[0011]MCU，负责雷达芯片的信号采集，处理，输出，另外温度的采集也由MCU负责；
[0012]4GCAT1模块，将所述雷达芯片采集到的人体微动信号，也即人体存在信号发送到后台服务器，通过该服务器下发执行，控制电气设备的启停，最大化节能；
[0013]电源，为所述MCU、所述雷达芯片以及所述4GCAT1模块提供电压。
[0014]在一种实施方式中，所述基于24G毫米波雷达人体感知检测系统还包括温度传感器和光照度传感器，所述温度传感器用于室内温度的检测与电气设备控制形成闭环；所述光照度传感器用于检测室内的光照强度，以判断室内光线是否明亮。
[0015]在一种实施方式中，所述MCU通过SPI总线和雷达芯片通讯读取所述雷达芯片的人体感应原始数据，在MCU内部运行雷达原始数据处理程序和算法，通过算法最后得出人体是否存在。
[0016]在一种实施方式中，所述在MCU内部运行雷达原始数据处理程序和算法包括：
[0017]首先对采集到的原始数据进行滤波去除噪声，对数据加汉明窗防止频谱泄漏，进而做1D
‑
FFT得到距离信息；
[0018]然后再做2D
‑
FFT得到多普勒速度信息，对数据进行相干累计提高信号质量后做恒虚警检测CFAR算法，此时得出有没有微动信息也即人体存在信息；
[0019]最后将人体是否存在信息通过4GCAT1模块发送到后台服务器，此时在服务器就可以看到现场情况。
[0020]在一种实施方式中，所述MCU读取所述温度传感器的数据，最后把温度和人体是否存在的结果通过串口发给所述4GCAT1模块，所述4GCAT1模块通过MQTT协议将结果发给后台服务器。
[0021]在一种实施方式中，所述雷达芯片为24G雷达芯片，尺寸小且工作频率高。
[0022]在一种实施方式中，所述雷达天线由3个1X3的串馈微带贴片天线和一个三等分功分器组成，通过优化阵面单元排布，压窄波束，将波束压窄到
±
17度。
[0023]在一种实施方式中，所述电源采用AC
‑
DC模块，将220V供电转换成直流5V电压。
[0024]在一种实施方式中，所述MCU的型号为GD32E230C8T6主控芯片。
[0025]在本专利技术提供的一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统中，具有以下有益效果：
[0026](1)能够精确检测室内是否有人员存在；
[0027](2)灵敏度高并且覆盖范围广，在室内高度较高时仍然能够检测人体存在；
[0028](3)物业管理人员根据检测系统提示，管理电气设备启动或者开启，最大化节约电力能源。
附图说明
[0029]图1是传统红外热释电人体检测系统结构示意图。
[0030]图2是本专利技术提供的一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统的框架结构示意图。
[0031]图3是本专利技术提供的软件算法流程示意图。
[0032]图4是天线方向结构示意图。
[0033]图5是天线阵列结构示意图。
[0034]图6是CFAR算法结构示意图。
[0035]图7是2D
‑
FFT变换示意图。
[0036]图8是本专利技术的基于24G毫米波雷达人体感知检测系统安装示意图。
具体实施方式
[0037]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附
图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0038]针对红外检测距离短，灵敏度低，达不到室内高度较高的情况人体检测，本专利技术提出一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，是针对室内高度较高的情况，利用毫米波雷达的检测技术。
[0039]所述基于24G毫米波雷达人体感知检测系统的框架图如图2所示，包括电源、4GCAT1模块、雷达芯片、雷达天线、MCU、温度传感器和光照度传感器。所述电源采用AC
‑
DC模块，将220V供电转换成直流5V，为所述MCU、所述雷达芯片、所述4GCAT1模块、所述温度传感器以及所述光照度传感器提供电压；所述4GCAT1模块将所述雷达芯片采集到的人体微动信号，也即人体存在信号发送到后台服务器，通过该服务器下发执行，控制照明，取暖，空调等设备的启停，最大化节能；所述雷达芯片通过调频连续波(即FMCW)的发射和接收，将外界的物体信号转换成电信号，发送到MCU进行处理；所述MCU负责雷达芯片的信号采集，处理，输出，另外温度的采集和室内光照强度的检测也由MCU负责；所述雷达天线将射频信号进行波束压缩，能量更加集中，方向更加明确，同时提高雷达芯片的信号增益。
[0040]本专利技术的硬件的工作流程为：系统上电，电源(即AC
‑
DC模块)把220V电压转换成5V电压，5V电压进一步转换成3.3V电压给所述MCU供电和3.8V给所述4GCAT1模块供电；所述MC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，其特征在于，包括：雷达芯片，通过调频连续波的发射和接收，将外界的物体信号转换成电信号，发送到MCU进行处理；雷达天线，将射频信号进行波束压缩，能量更加集中，方向更加明确，同时提高所述雷达芯片的信号增益；MCU，负责雷达芯片的信号采集，处理，输出，另外温度的采集也由MCU负责；4GCAT1模块，将所述雷达芯片采集到的人体微动信号，也即人体存在信号发送到后台服务器，通过该服务器下发执行，控制电气设备的启停，最大化节能；电源，为所述MCU、所述雷达芯片以及所述4GCAT1模块提供电压。2.如权利要求1所述的基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，其特征在于，所述基于24G毫米波雷达人体感知检测系统还包括温度传感器和光照度传感器，所述温度传感器用于室内温度的检测与电气设备控制形成闭环；所述光照度传感器用于检测室内的光照强度，以判断室内光线是否明亮。3.如权利要求1所述的基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，其特征在于，所述MCU通过SPI总线和雷达芯片通讯读取所述雷达芯片的人体感应原始数据，在MCU内部运行雷达原始数据处理程序和算法，通过算法最后得出人体是否存在。4.如权利要求3所述的基于24G毫米波雷达人体感知检测系统，其特征在于，所述在MCU内部运行雷达原始数据处理程序和算法包括：首先对采集到的原始数据进行滤波去除噪声，对数据加汉明窗防止频...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，董政，张辉，李剑鸿，吴超毅，田海斌，
申请(专利权)人：无锡锐泰节能系统科学有限公司，
类型：发明
国别省市：