TI打造智能楼宇系统 利用毫米波传感器统计和追踪人员

作者：德州仪器 Keegan Garcia

如果楼宇能够实现真正的智能化，那将会为我们的生活带来怎样翻天覆地的变化？试想如果在一座商业建筑里，可以知道人们的位置、去向以及他们是否安全等信息，建筑系统可能会因此彻底改变。摄像机只有在需要时才会开启录制功能；照明和暖通空调（HVAC）系统可以根据实际使用情况更高效地工作；如果电梯中的人太多，电梯可以跳过在特定楼层的停顿。又想象一下人们可以像“星际迷航”中一样，想要穿过自动门时，门就会自动打开。

正如智能自主技术（包括自动驾驶汽车，无人机和机器人）将彻底改变人们和物体移动的方式一样，未来的建筑将使用智能传感器来自动调整系统，从而提高效率及舒适性并减少浪费。监测人们的位置并跟踪他们在室内外的行动是一项关键的感测功能，这可提高系统的智能化程度，创造未来的智能、高效、自动化建筑。

当今楼宇自动化领域的感测技术包括被动红外（PIR）、摄像机和主动红外（激光雷达、三维飞行时间）等，这些技术在准确性、隐私性、环境稳健性和系统复杂性方面都面临着挑战，使其无法有效地满足真正智能化的要求。

TI的毫米波（mmWave）技术创建了基于雷达的传感器，可以克服楼宇自动化中感测方面的难题。TI的毫米波技术可以提供感测范围内物体位置和速度信息的点云。由于该技术使用高射频，因此感测功能对于各种挑战性户外条件如强光、黑暗、雾气、烟雾和降水等依旧稳健。该技术还可透过塑料和干墙进行感测，因此可以隐藏在某些设备中，或实现更洁净的工业设计。

TI的毫米波传感器还可以满足室内人数统计应用的要求。图1展示了毫米波传感器的输出示例，该传感器忽略了桌椅并同时跟踪了多个人的位置。

图 1：由毫米波传感器产生的室内位置输出示例，该传感器同时追踪多个人相对于地面上所示的两个框的位置

利用集成的硬件处理和TI IWR1642毫米波传感器板载的DSP内核，可实现完整的边缘处理，而无需使用复杂的系统拓扑或成本高昂的外部处理器。

在人数统计样品中（参见图2中的框图），IWR1642管理着所有用来追踪和统计的软件。无需外部处理器， 在样品中仅一个PC被用于可视化和配置。

图 2：采用IWR1642的人数统计样品中包含了所有在IWR1642上人员追踪和静态杂波清除所需的处理和运算，降低了系统的复杂性，且无需使用外部处理器

采用毫米波雷达传感器的人员追踪和统计参考设计显示了该样品的工作原理以及如何使用IWR1642评估模块（EVM）对其进行复制。TI在毫米波软件开发套件（SDK）和TI资源管理器上的人数统计实验室中提供源代码，其中包括所有基本软件构建块、库和算法。该样品甚至包含多个支持长达6米和14米用例的示例。

如果这些示例不完全符合您的用例要求，您可以使用图3中显示的内置配置工具或按照调谐指南来调整性能。

图 3：在人数统计样品中，您可以使用PC可视化工具配置区域和计算检测区域；此工具基于MATLAB的源代码在TI资源管理器中作为参考提供。

未来，我们会在TI IWR1642上采用C674x数字信号处理器（DSP），为楼宇自动化应用提供滤波和分类等其他算法。设想如果运动检测系统可以忽略物体轮廓，比如树木在风中移动或树叶飘落在地面，或者将疾驰而过的动物与人进行分类。启用边缘检测来确定是否应该跟踪对象，此功能将减少楼宇自动化系统中的错误检测。毫米波技术提供了范围、速度、角度、尺寸和反射率方面的大量信息，可与板载C674x DSP一起使用从而在单芯片解决方案中实现这些功能。