智能家居不可或缺的人體存在傳感器

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）隨著智能家居技術(shù)的發(fā)展，人體存在傳感器已經(jīng)成為其中必不可少的組件，甚至可以認為是目前智能家居系統(tǒng)中最重要的傳感器。相比門磁傳感器而言，人體存在傳感器讓智能家居能夠更主動地進行人機交互。

在智能家居體系中，人體存在傳感器的主要作用是被當作感應(yīng)開關(guān)來使用，通過檢測人體來設(shè)定智能家居的開關(guān)。比如與燈光結(jié)合，可以實現(xiàn)人來燈開，人離關(guān)燈的效果。

當前大多數(shù)人體存在傳感器使用的方案為紅外熱釋電傳感器，將空間切割成多個小區(qū)域，當人體等熱能源經(jīng)過這些區(qū)域后，便會反饋一個信號，進而控制智能設(shè)備的開關(guān)。

但這種紅外人體傳感器有著明顯的缺點。由于紅外傳感的共性，主要依靠熱成像來感知物體，分辨率也較低，一旦環(huán)境中紅外線源過多，設(shè)備很容易出現(xiàn)誤判。除了熱源以外，包括光源、射頻輻射、熱氣流等，都會對紅外傳感器帶來干擾。

同時，人體的紅外輻射很容易被遮擋，一旦在紅外人體存在傳感器附近有遮擋物，便會極大地影響其靈敏性。另外，如果當前環(huán)境溫度與人體溫度接近時，也會造成探測和靈敏度的下降。還有如人在范圍內(nèi)長時間靜止不動時，也會因為紅外輻射較少而失靈。

即便如此，市場中幾乎有90%以上的方案仍然采用紅外傳感，最大的原因在于成本足夠低廉，大多幾十元就能買到，部署成本也不高，同時被動探測時，用電量極小，能夠使用紐扣電池實現(xiàn)長時間供電。

如果想要實現(xiàn)主動地檢測，則需要人體存在傳感器使用到微波或者毫米波技術(shù)，可以對人體微小的動作進行檢測。此前筆者曾拜訪過一家專注于毫米波檢測的企業(yè)，其產(chǎn)品用在睡眠檢測，通過毫米波技術(shù)甚至能夠檢測到用戶睡覺時身體輕微的起伏。

不過之前這種傳感器成本較高，需要上千元，并且是主動檢測，功耗相對較大，必須要常供電的方式。

從技術(shù)原理上來看，毫米波的人體存在傳感器與人體紅外傳感器有一定區(qū)別，毫米波人在傳感器是通過對外界一定時間持續(xù)偵測來判斷人員是經(jīng)過還是停留，如果同時進入和離開，甚至能夠判斷從左側(cè)還是右側(cè)方向。

排除價格以及功耗的問題外，毫米波人體存在傳感器幾乎可以實現(xiàn)當前對人體檢測的所有功能，也能聯(lián)動智能家居完成更多精細的操作。比如通過感知人體的呼吸強度后自動調(diào)整空調(diào)氣溫，或者更精確地進行智能燈光跟隨等。

不過毫米波人體存在傳感器除了必須接電使用外，在面對出風口、流水等造成的干擾依然無法識別，加上當前仍然較為高昂的價格，需要斟酌使用。

除了使用紅外以及毫米波技術(shù)外，還有廠商使用UWB人體存在傳感器，比如一家挪威的NOVELDA公司便專注于UWB技術(shù)。目前已經(jīng)推出了一款UWB SoC，面積為12*12mm，可以通過探測人體靜坐時微小、難以察覺的動作來感知人類的存在，比如呼吸，或者微小的移動。

相比毫米波而言，UWB具有高速的傳輸速率以及更好的穿透性，甚至可以穿透一些非金屬障礙物。并且UWB技術(shù)是發(fā)射機發(fā)射持續(xù)時間極短的脈沖信號，而收發(fā)機的重頻周期較長，因此單位時間內(nèi)消耗的功耗極低。

據(jù)NOVELDA介紹，該公司的UWB傳感器獲得了2021年最佳傳感器技術(shù)獎，是目前市面中頂級的脈沖雷達傳感器，能夠探測到10米以外人的呼吸，并且功耗低于2mW，同時還有高達180度視場（FOV）的精確探測區(qū)域。

雖然優(yōu)點很多，但目前UWB人體傳感器的開發(fā)難度并不小，例如針對復(fù)雜環(huán)境的干擾，強反射雜波干擾對雷達回波的信噪比影響也非常重要，普通信號處理方法很難將其去除，從而讓UWB造成誤判或者漏判。

從目前的市場發(fā)展來看，由于其低廉的價格，長時間下紅外人在傳感器可能仍然會是主流，但UWB與毫米波的發(fā)展不容小覷。隨著人體存在傳感器的普及率增加，不僅能夠讓家居更智能，同時也能更節(jié)能。