TI打造智能樓宇系統(tǒng) 利用毫米波傳感器統(tǒng)計(jì)和追蹤人員

作者：德州儀器 Keegan Garcia

如果樓宇能夠?qū)崿F(xiàn)真正的智能化，那將會(huì)為我們的生活帶來(lái)怎樣翻天覆地的變化？試想如果在一座商業(yè)建筑里，可以知道人們的位置、去向以及他們是否安全等信息，建筑系統(tǒng)可能會(huì)因此徹底改變。攝像機(jī)只有在需要時(shí)才會(huì)開(kāi)啟錄制功能；照明和暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際使用情況更高效地工作；如果電梯中的人太多，電梯可以跳過(guò)在特定樓層的停頓。又想象一下人們可以像“星際迷航”中一樣，想要穿過(guò)自動(dòng)門(mén)時(shí)，門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。

正如智能自主技術(shù)（包括自動(dòng)駕駛汽車(chē)，無(wú)人機(jī)和機(jī)器人）將徹底改變?nèi)藗兒臀矬w移動(dòng)的方式一樣，未來(lái)的建筑將使用智能傳感器來(lái)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，從而提高效率及舒適性并減少浪費(fèi)。監(jiān)測(cè)人們的位置并跟蹤他們?cè)谑覂?nèi)外的行動(dòng)是一項(xiàng)關(guān)鍵的感測(cè)功能，這可提高系統(tǒng)的智能化程度，創(chuàng)造未來(lái)的智能、高效、自動(dòng)化建筑。

當(dāng)今樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域的感測(cè)技術(shù)包括被動(dòng)紅外（PIR）、攝像機(jī)和主動(dòng)紅外（激光雷達(dá)、三維飛行時(shí)間）等，這些技術(shù)在準(zhǔn)確性、隱私性、環(huán)境穩(wěn)健性和系統(tǒng)復(fù)雜性方面都面臨著挑戰(zhàn)，使其無(wú)法有效地滿(mǎn)足真正智能化的要求。

TI的毫米波（mmWave）技術(shù)創(chuàng)建了基于雷達(dá)的傳感器，可以克服樓宇自動(dòng)化中感測(cè)方面的難題。TI的毫米波技術(shù)可以提供感測(cè)范圍內(nèi)物體位置和速度信息的點(diǎn)云。由于該技術(shù)使用高射頻，因此感測(cè)功能對(duì)于各種挑戰(zhàn)性戶(hù)外條件如強(qiáng)光、黑暗、霧氣、煙霧和降水等依舊穩(wěn)健。該技術(shù)還可透過(guò)塑料和干墻進(jìn)行感測(cè)，因此可以隱藏在某些設(shè)備中，或?qū)崿F(xiàn)更潔凈的工業(yè)設(shè)計(jì)。

TI的毫米波傳感器還可以滿(mǎn)足室內(nèi)人數(shù)統(tǒng)計(jì)應(yīng)用的要求。圖1展示了毫米波傳感器的輸出示例，該傳感器忽略了桌椅并同時(shí)跟蹤了多個(gè)人的位置。

圖 1：由毫米波傳感器產(chǎn)生的室內(nèi)位置輸出示例，該傳感器同時(shí)追蹤多個(gè)人相對(duì)于地面上所示的兩個(gè)框的位置

利用集成的硬件處理和TI IWR1642毫米波傳感器板載的DSP內(nèi)核，可實(shí)現(xiàn)完整的邊緣處理，而無(wú)需使用復(fù)雜的系統(tǒng)拓?fù)浠虺杀靖甙旱耐獠?a target="_blank">處理器。

在人數(shù)統(tǒng)計(jì)樣品中（參見(jiàn)圖2中的框圖），IWR1642管理著所有用來(lái)追蹤和統(tǒng)計(jì)的軟件。無(wú)需外部處理器， 在樣品中僅一個(gè)PC被用于可視化和配置。

圖 2：采用IWR1642的人數(shù)統(tǒng)計(jì)樣品中包含了所有在IWR1642上人員追蹤和靜態(tài)雜波清除所需的處理和運(yùn)算，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且無(wú)需使用外部處理器

采用毫米波雷達(dá)傳感器的人員追蹤和統(tǒng)計(jì)參考設(shè)計(jì)顯示了該樣品的工作原理以及如何使用IWR1642評(píng)估模塊（EVM）對(duì)其進(jìn)行復(fù)制。TI在毫米波軟件開(kāi)發(fā)套件（SDK）和TI資源管理器上的人數(shù)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)室中提供源代碼，其中包括所有基本軟件構(gòu)建塊、庫(kù)和算法。該樣品甚至包含多個(gè)支持長(zhǎng)達(dá)6米和14米用例的示例。

如果這些示例不完全符合您的用例要求，您可以使用圖3中顯示的內(nèi)置配置工具或按照調(diào)諧指南來(lái)調(diào)整性能。

圖 3：在人數(shù)統(tǒng)計(jì)樣品中，您可以使用PC可視化工具配置區(qū)域和計(jì)算檢測(cè)區(qū)域；此工具基于MATLAB的源代碼在TI資源管理器中作為參考提供。

未來(lái)，我們會(huì)在TI IWR1642上采用C674x數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），為樓宇自動(dòng)化應(yīng)用提供濾波和分類(lèi)等其他算法。設(shè)想如果運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可以忽略物體輪廓，比如樹(shù)木在風(fēng)中移動(dòng)或樹(shù)葉飄落在地面，或者將疾馳而過(guò)的動(dòng)物與人進(jìn)行分類(lèi)。啟用邊緣檢測(cè)來(lái)確定是否應(yīng)該跟蹤對(duì)象，此功能將減少樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的錯(cuò)誤檢測(cè)。毫米波技術(shù)提供了范圍、速度、角度、尺寸和反射率方面的大量信息，可與板載C674x DSP一起使用從而在單芯片解決方案中實(shí)現(xiàn)這些功能。