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使用德州儀器毫米波感測器進行非接觸式私人姿態檢測

本文作者:Mark Sand       點擊: 2019-12-26 14:12
前言:
本文由Mark Sand和Keegan Garcia共同撰寫
據Forbes報導,到2050年,全球60歲以上的人口預計將達到20億。就此而言,這將代表全球五分之一以上的人口。隨著老年人口的增加,需要更先進的家用監控,同時仍然允許人們保持個人自主權。根據美國疾病控制與預防中心的資料,每年有近四分之一的老年人跌倒,而跌倒是老年人因創傷入院的主要原因,如圖1所示。 跌倒檢測系統可使用感測器驅動的解決方案,通過準確的點雲資料提供非接觸、非隱私的侵入式感應。
 

圖1:德州儀器毫米波感測器可用于老年人、殘疾人和緊急監視系統中的姿態檢測

德州儀器毫米波感測器如何説明解決當今的跌倒檢測系統的挑戰
德州儀器IWR6843 毫米波感測器可實現高精度的跌倒檢測,而無需與被監視人員接觸。除了通過材料進行感應外,感測器還可在所有照明條件下進行檢測,並通過利用3D點雲資訊為場景中的範圍、角度和速度系統提供資料參數。 
 
進一步瞭解使用毫米波感測器“檢測人的跌倒和姿態”

在此,我們有德州儀器的“檢測人的跌倒和姿態”演示,展示了德州儀器的60 GHz IWR6843單晶片感測器及其在感測器安裝在牆壁時能夠檢測人員身高和姿態的能力。之所以使用 IWR6843 是因為60GHz頻帶已在全球範圍內開放用於工業RF感應應用

該演示使用方位角和仰角均為120度的IWR6843ISK-ODS EVM。在該演示中,EVM被安裝在為6.5英尺的高度,而且寬視場視野有助於增加對地面的可見性並最大程度減少死角。該演示還可被修改為使用德州儀器的IWR6843AOPEVM封裝天線EVM。

圖2所示為3D點雲信息。該資訊使系統能夠通過點雲的形狀和顏色分析個體身高和姿勢,而無需透露可識別的資訊。請注意:圖中點雲輪廓線的不同之處表明了該人員的姿勢。
 

(a)                                                     (b)                                         (c)
圖2為各種點雲螢幕截圖和下方照片比較:(a)藍點:代表躺下的人的水準輪廓(b);藍點和綠點:代表坐著的人員球形輪廓(c);藍點、綠點和黃點:代表人員站立姿勢的長形垂直輪廓
 
將圖2c與圖2a進行比較,可看到點雲的形成發生了變化。站立的人員通常顯示為細長的簇,而躺下的人員則顯示為短而寬的簇。演算法可使用該點雲的形狀、大小和顏色資訊來檢測一個人的姿勢並識別其跌倒情況。每當高度突然負變化(此演示的z尺寸)和姿勢的突然變化時,感測器都可觀察到跌倒情況。當z參數從遠大于x(長度)和y(寬度)變為遠小於y的姿勢時,可檢測到姿勢變化,這表明從站立狀態到躺下狀態的快速轉換。

遠端非接觸式姿態檢測
當前許多老年人警報系統都要求使用者按下按鈕以觸發回應,但是如果他們因跌倒無意識時,則不可能按下按鈕。有了德州儀器毫米波感測器,系統就可檢測到潛在的跌倒情況並觸發回應,這樣就不需要個人經常攜帶安全警報按鈕。

啟用非侵入式跌倒檢測
當德州儀器毫米波感測器用作系統中的唯一技術時,它為系統在家庭或樓宇中的物理姿態提供了更大靈活性。由於毫米波技術捕獲的是點雲資料而非圖像,因此基於毫米波技術的跌倒檢測系統可用於更敏感的區域,例如家裡的浴室或臥室。該感測器還可通過塑膠和紙面石膏板進行檢測,從而使其能夠謹慎地佈置並實現更簡化的家居設計。

豐富的、可實現精確測量的點雲資料
對於老年人監控系統,必須要有高解析度才能區分處於正常狀態的人員的姿勢和身高。德州儀器的毫米波感測器輸出3D點雲和速度資訊,可説明確定人員是否跌倒。

結論
德州儀器毫米波感測器是用於家庭監控系統的智慧解決方案,可用於老年人監控和緊急情況。當用於跌倒檢測系統時,德州儀器的IWR6843可進行高精度監控,同時在所有環境條件下都可保持個人隱私和魯棒性,而無需穿戴設備。

其他資源
• 查看樓宇自動化中毫米波的應用程式。
• 學習更多關於IWR概述上的毫米波工業感測器的的資訊。
• 請查看以下白皮書:
•  “封裝天線設計如何簡化樓宇和工廠中的毫米波感測。”
•  “選擇超過24 GHz的60 GHz 毫米波感測器,以實現更智慧的工業應用。”

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