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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:145
雷達(dá)傳感器,存在感應(yīng)雷達(dá)模塊應(yīng)用 第1張" title="微波感應(yīng)人體傳感器:人體呼吸心跳感應(yīng)雷達(dá)模塊,微波雷達(dá)傳感器,存在感應(yīng)雷達(dá)模塊應(yīng)用 第1張-傳感器知識網(wǎng)"/>
生命體征參數(shù)是人體健康與否的重要表征,實時地檢測生命體征信號有著很大的研究價值。現(xiàn)在市場中的生命體征檢測裝置不僅在價格、體積上難以滿足普通用戶的要求,裝置本身還受制于線纜連接,且傳統(tǒng)的常規(guī)檢測方法大多需要傳感器接觸人體,如心電圖(ECG)、光電容積圖血氧傳感器(PPG)和壓敏脈搏傳感器等。
基于微波雷達(dá)的生命體征檢測是不需要接觸人體的,不易受到周圍環(huán)境的影響,具有穿透性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢,為健康監(jiān)護(hù)等領(lǐng)域的心肺活動監(jiān)測提供非接觸式.小型化、便攜式的解決方案,使得便攜式醫(yī)療、家庭與戶外場合的實時健康監(jiān)測成為可能。讓微波多普勒生物雷達(dá)在臨床檢測、醫(yī)療檢測和睡眠呼吸障礙人群的睡眠監(jiān)測,以及對嬰幼兒的看護(hù)具有廣泛的應(yīng)用空間。
隨著智能終端的發(fā)展與普及,基于移動平臺的體征信號處理和反饋開始應(yīng)用于醫(yī)療信號處理領(lǐng)域。將其中的具有生命體征信息采集功能的雷達(dá)傳感器設(shè)計,通過WiFi模塊將雷達(dá)采集到的信息傳送給智能移動終端,由動終端取代計算機(jī)或者嵌入式系統(tǒng)來完成數(shù)字信號的處理,并實現(xiàn)心率和呼吸的實時計算、顯示和存儲,形成一整套的生命體征監(jiān)測系統(tǒng)。
雷達(dá)其實是通過發(fā)射的不同頻率和波長的電磁波來判斷靜態(tài)還是動態(tài)物體。其原理是雷達(dá)設(shè)備的發(fā)射機(jī)通過天線把電磁波能量射向空間某一方向,處在此方向上的物體反射碰到的電磁波;雷達(dá)天線接收此反射波,送至接收設(shè)備進(jìn)行處理,提取有關(guān)該物體的某些信息如目標(biāo)物體至雷達(dá)的距離,距離變化率或徑向速度、方位、高度等。
反射的波長隨著物體的參數(shù)改變而改變,如果物體是靜止的,那么波長是固定的,當(dāng)遇到運動的物體時,波長會發(fā)生變化,波長的變化和運動物體的方向有關(guān)。遠(yuǎn)離發(fā)射裝置時,反射波的波長比波源的波長長,頻率變高;靠近發(fā)射裝置時,反射波的波長比波源的波長短,頻率變低。
以飛睿智能微波雷達(dá)模塊FR58L4M32-7060D(A)為例,它利用多普勒原理,通過天線發(fā)射高頻電磁波并接收處理反射波,以此判斷覆蓋范圍內(nèi)物體的移動,給出相應(yīng)電信號。它是一個小型完整的雷達(dá)系統(tǒng),在極小面積上集成了收發(fā)天線,并具備功耗低的特性。它可以感知封閉空間中物體的運動狀態(tài),精確地對物體間的距離進(jìn)行測量。
飛睿智能微波雷達(dá)芯片為核心的適用于室內(nèi)場景的生命體征監(jiān)測方案,該方案可以全天時全天候、非接觸式地進(jìn)行室內(nèi)場景下的呼吸/心率等生命體征監(jiān)測,具備實時監(jiān)測、即時反饋的特性。
除了測得遠(yuǎn),該方案更具有高精度與高準(zhǔn)確度的優(yōu)勢??梢詸z測到人體微動和呼吸信號,實現(xiàn)人體運動和靜止?fàn)顟B(tài)下的活體偵測、真的的實現(xiàn)存在感應(yīng),也廣泛應(yīng)用于智慧照明、智慧安防、智能感應(yīng)開關(guān)、智慧衛(wèi)浴、智能家居等多個領(lǐng)域。
該微波雷達(dá)模塊比紅外感應(yīng)模塊,感應(yīng)距離更遠(yuǎn)角度更廣、無死區(qū)、透鏡和透鏡老化問題不受溫度、濕度、氣流、灰塵、噪聲、亮暗等影響。集成高性能32為MCU,性能強(qiáng)大,可做豐富算法,拓展性強(qiáng),適合高性能要求的場景。
雷達(dá)感應(yīng)的距離可以通過MCU來配置,其極限感應(yīng)距離達(dá)7米,實際感應(yīng)距離可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)如果使用環(huán)境是相對狹窄的空間,那么感應(yīng)距離和角度會發(fā)生相應(yīng)變化。
它可在設(shè)置距離內(nèi)檢測人體的存在。從屏幕與顯示器,到照明和安全設(shè)備,智能家居以及智能樓宇范圍內(nèi)的任何設(shè)備,均可“判斷”活體是否足夠接近,并觸發(fā)操作。
即便用戶靜立不動,飛睿智能存在檢測方案也可偵測到呼吸的微動作而做出反應(yīng)。憑借此微動檢測功能,該方案成為用戶與設(shè)備間直觀交互操作的理想之選。因此,用戶無需在傳感器前揮手來讓設(shè)備做出反應(yīng)。
注意事項:
1、避免安裝金屬附件或者外殼,金屬會遮擋微波,影響效果;
2、天線面要避免大電流電路覆蓋,可能會導(dǎo)致干擾;
3、傳感器的輸出電流非常微弱,驅(qū)動過大電流容易造成誤報,可以采用隔離驅(qū)動的方式來驅(qū)動負(fù)載,使用OUT引腳來讀出輸出口狀態(tài);
4、供電請使用紋波較小的電源,尤其是低頻紋波容易干擾傳感器工作,推薦供電電容大于100uF;
5、傳感器推薦安裝間距大于1.5m。
飛睿正在推廣低成本國產(chǎn)替代非接觸式呼吸和心率等生命體征檢測雷達(dá),值得關(guān)注哦!
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1、人體微波感應(yīng)傳感器工作原理lo工作原理微波感應(yīng)控制器使用直徑9厘米的微型環(huán)形天線作微波探測,其天線在軸線方 向產(chǎn)生一個橢圓形半徑為05米(可調(diào))空間微波戒備區(qū),當(dāng)人體活 動 時其反射的回 波和微波感應(yīng)控制器發(fā)出的原微波場(或頻率)相干涉而發(fā)生變化,這一變化量經(jīng) HT7610A進(jìn)行檢測、放大、整形、多重比較以及延時處理后由白色導(dǎo)線輸出電壓控制信號。高可靠微波感應(yīng)控制器內(nèi)部由環(huán)形天線和微波三極管組成一個工作頻 率為2. 4GHz的微波振蕩器,環(huán)形天線既做發(fā)射天線也可接收由人體移動而反射的回波。內(nèi)部微波三極管的半導(dǎo)體PN結(jié)混頻后差拍檢出微弱的頻移信號(即檢 測到人體 的移動信號),微波專用微處理器H
2、T7610A首先去除幅度太小的干擾信號只將一定強(qiáng)度 的探測頻移信號轉(zhuǎn)化成寬度不同的等幅脈沖,電路只識別脈沖足夠?qū)挼膯误w信號,如人體、車輛其鑒別電路才被觸發(fā),或者兩秒內(nèi)有23個窄脈沖,如防范邊沿區(qū)人走動23步,鑒寬電路也被觸發(fā),啟動延時控制電路工 作。如果是較弱的 干擾信 號,如小體積的動物,遠(yuǎn)距離的樹木晃動、高頻通訊 信號、遠(yuǎn)距離的閃電和家用 電器開關(guān)時產(chǎn)生的干擾予以排除。最后輸HT7610A鑒別出真正大物體移動信號時,控制電路被觸發(fā),輸出2秒左右的高電平,并有LED2同 步顯示,輸出方式為電壓方式,有輸出時為高電平(4伏以上),沒有輸出時為低電平。微波專用的微處理器HT7610A勺時鐘頻率為
3、16KH當(dāng)初次加電時,系 統(tǒng)將閉鎖 60秒,期間完成微處理器的初始化并建立電場,這時LED1點亮60秒后熄滅,系統(tǒng)自動進(jìn)入檢測狀態(tài),當(dāng)檢測到有效信號時,將有5秒信號輸出,并由指示燈LED2同步顯示??刂破鞯耐庑紊蠄D所示,面板上設(shè)置有靈敏度調(diào)整孔,可以使監(jiān)控距離在17 米范圍內(nèi)可調(diào),順時針轉(zhuǎn)動距離變遠(yuǎn),逆時針轉(zhuǎn)動距離變近,LED1、LED2用于指示 TX982的工作狀態(tài),1. 2米長的雙芯屏蔽線用于連接電源和負(fù)載,其中紅色線用來接正電 源,白色線接輸出,銅網(wǎng)屏蔽層接電源負(fù)極,必要時可以用類似電纜加長至50米以內(nèi)使用。高可靠微波感應(yīng)控制器電源電壓為1216V的整流變換器供電,靜態(tài)耗 電量在 5MA
4、左右。輸出形式為電壓方式,有輸出時為高電平(4V以上),靜態(tài)時為低電平,使用 請參考下圖3KLED紅?IV報警器Cg050銅1,這是微波人體傳感器驅(qū)動繼電器的電路圖:徽波控制r-線線網(wǎng)Im銅高可靠微波感應(yīng)控制器工作非??煽?,一般沒有誤報,是以往紅外線、超聲 波、熱釋電元件組成的報警電路以及常規(guī)微波電路所無法比擬的,是目前用于安全防范和自動監(jiān)控的最佳產(chǎn)品。所以非常適合在倉庫、商場、博物館或者金融部門 使用,具有安裝隱蔽、監(jiān)控范圍大、系統(tǒng)成本低的優(yōu)點。2o典型應(yīng)用注意:早期的高可靠微波感應(yīng)人體傳感器采用的是三極管開漏下拉輸出,應(yīng)用 可以參考下面的圖紙,最新的高可靠微波感應(yīng)人體傳感器采用的是電平輸出
5、,使用稍做變 化!下面介紹運用高可靠微波感應(yīng)控制器制作的兩例實用電子裝置,它們的共同特點是線路新穎簡單,實用性強(qiáng),制作容易,性價比高。一、自動感應(yīng)燈該自動燈可以自動識別周圍環(huán)境光的亮度,能夠?qū)崿F(xiàn)人來燈亮,人走燈滅,不 會誤動作,可靠性高,而且電路的工作狀態(tài)不會受自身燈光的干擾,可以廣泛地運用在 走廊、衛(wèi)生間、庭院等場合實現(xiàn)自動照明。自動感應(yīng)燈的電路 如圖1所示:由Cl、C2、 Rl、DW D1組成典型的電容降壓電路,向高可靠微波 感應(yīng)控制器和CD4011提供11V直 流工作電壓,CD4011BP是COM四與非門集成 電路,當(dāng)高可靠微波感應(yīng)控制器檢測到有人 活動時,白線輸岀下拉電平10秒,A點變
6、成低電平經(jīng)Fl反相后變成高電平,R3和光敏電阻GM組成光控電路,白天GM阻值 較小,B點經(jīng)分壓后低于1/2電源電壓為低電平,與非門F2封鎖輸岀高電平通過R4使 C3上的電壓充至 電源電壓,夜晚GM的阻值較大,B點為高電平,此時如果有人在監(jiān)控 范圍內(nèi)活動,F(xiàn)1輸出高電平,共同使F2開通輸出低電平,經(jīng)F3、F4反相后變成高電 平,通過R5使雙向可控硅BCR導(dǎo)通,燈泡點亮。如 果人員離開監(jiān)控范圍,TX982停止輸 出A點重新變成高電平,經(jīng)F1反相后變成 低電平,F(xiàn)2封鎖,輸出高電平通過R4向C3 緩慢充電,約30秒后C3上的電壓 大于1/2電源電壓實F3、F4翻轉(zhuǎn),BCR截至燈泡熄 滅。該電路的可靠
7、性較高,站長用該電路制作的走廊燈已經(jīng)可靠工作了近一年。二、遙控型入侵報警器遙控型入侵報警器如圖2所示:電源部分由12V/1. 2Ah的鉛酸蓄電池和LM317 組成恒壓、限流浮充電不間斷電源,可以確保蓄電池隨時處于充足電狀態(tài),能夠使報警器在市電停電的情況下正常工作。鉛酸蓄電池的浮充電壓為14. 2V。 LM317接成恒壓源,通過調(diào)整W可以使輸出端A點輸出穩(wěn) 定的14. 9V直 流電壓。電阻 R4可以限制充電電流過大,D2可以防止市電停電后蓄電池反向放 電。TWH9236/9238是 遙控發(fā)射、接收組件。當(dāng)按下發(fā)射機(jī)TWH9236勺/ B. C、D中的任意一個鍵時,接收機(jī) TWH923的A、B.
8、C、D輸出端也會對應(yīng)輸出高電平,并且鎖住保存輸出時的狀態(tài)。這里 將A鍵設(shè)定為入侵報警器工作按鈕,其 它的三個鍵設(shè)定為入侵報警器解除按鈕。所以只要按下發(fā)射機(jī)A鍵,接收機(jī)的A輸出端就會輸出4伏左右的高電平并保持,再按發(fā)射機(jī)BCD按鍵的任意一個時接收機(jī)的A輸出端又會變成低電平并保持。當(dāng)A輸出端輸出高電平時,通過電阻R1 使三極管T1導(dǎo)通,繼電器J吸合,12V正電源通過繼電器觸點加至高 可靠微波感應(yīng)控制 器的電源端,此時發(fā)光二極管LED點亮,指示入侵報警器已經(jīng)工作,經(jīng)過60秒高可靠微 波感應(yīng)控制器初始 化結(jié)束后,入侵報警器正式工作,這時只要有人員進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域,高 可靠微波感應(yīng)控制器的白線輸出端就會輸出
9、10秒左右的下拉信號,使T2導(dǎo)通,高響度報 警器TWH11C就會發(fā)出120dB刺耳 的公安警報警聲。當(dāng)A輸出端輸出低電平時,繼電器J 斷開,高可靠微波感應(yīng)控制器得不到工作電壓所以不工作。3o使用注意事項高可靠微波感應(yīng)控制器產(chǎn)生的微波信號在傳輸、反射接收以及放大處理過程中 可能引起微量噪波,過分提高靈敏度將引起噪波誤觸發(fā),在7米處人體移動34步被觸 發(fā)的靈敏度已達(dá)到使用極限,應(yīng)調(diào)至在5米處移動3-4步被觸發(fā) 最佳。高可靠微波感應(yīng)控制器盡量安裝在室內(nèi)靠墻角上方,軸向?qū)?zhǔn)門窗部位安裝,室外應(yīng)注意抗風(fēng)防水并降低靈敏度使用。高可靠微波感應(yīng)控制器應(yīng)采用12V 100mA直流電源供電,并保證任何時候供電電壓不低 于10伏,以使電路穩(wěn)定工作,如果高響度報警器和高可靠微波感應(yīng)控制器公用電源時電 源容量不應(yīng)小于500mA高可靠微波感應(yīng)控制器的輸出端屬于一種“下拉”控制方式,正電源通 過繼電 器由白色線進(jìn)入微波感應(yīng)控制器內(nèi)部,使繼電器流入電流而工作,因此用 電壓測量法無 法測出是否有輸出
雷達(dá)傳感器,存在感應(yīng)雷達(dá)模塊應(yīng)用 第2張" title="微波感應(yīng)人體傳感器:人體呼吸心跳感應(yīng)雷達(dá)模塊,微波雷達(dá)傳感器,存在感應(yīng)雷達(dá)模塊應(yīng)用 第2張-傳感器知識網(wǎng)"/>
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人體微波感應(yīng)傳感器工作原理
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1
。工作原理
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微波感應(yīng)控制器使用直徑
9
厘米的微型環(huán)形天線作微波探測,
其天線在
軸線方向產(chǎn)生一個橢圓形半徑為
0
~
5
米
(可調(diào))
空間微波戒備區(qū),
當(dāng)人體活
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動
時其反射的回波和微波感應(yīng)控制器發(fā)出的原微波場
(或頻率)
相干涉而發(fā)生變化,
這一變化量經(jīng)
HT7610A
進(jìn)行檢測、放大、整形、多重比較以及延時處理后
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由白
色導(dǎo)線輸出電壓控制信號。
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高可靠微波感應(yīng)控制器內(nèi)部由環(huán)形天線和微波三極管組成一個工作頻
率為
2.4GHz
的微波振蕩器,
環(huán)形天線既做發(fā)射天線也可接收由人體移動而
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反射
的回波。內(nèi)部微波三極管的半導(dǎo)體
PN
結(jié)混頻后差拍檢出微弱的頻移信號(即檢
測到人體的移動信號
)?,
微波專用微處理器
HT7610A
首先去除幅度太小的干擾信
號只將一定強(qiáng)度的探測頻移信號轉(zhuǎn)化成寬度不同的等幅脈沖,
電路只識別脈沖足
夠?qū)挼膯误w信號,
如
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人體、
車輛其鑒別電路才被觸發(fā),
或者兩秒內(nèi)有
2
~
3
個窄
脈沖,如防范邊沿區(qū)人走動
2
~
3
步,鑒寬電路也被觸發(fā),啟動延時控制電路工
作。如果是較弱的干擾信
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號,如小體積的動物,遠(yuǎn)距離的樹木晃動、高頻通訊
信號、遠(yuǎn)距離的閃電和家用電器開關(guān)時產(chǎn)生的干擾予以排除。最后輸
HT7610A
鑒別出真正大物體移動信號
?
時,控制電路被觸發(fā),輸出
2
秒左右的高電平,并
有
LED2
同步顯示,輸出方式為電壓方式,有輸出時為高電平(
4
伏以上),沒
有輸出時為低電平。
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微波專用的微處理器
HT7610A
的時鐘頻率為
16KH
,當(dāng)初次加電時,系
統(tǒng)將閉鎖
60
秒,期間完成微處理器的初始化并建立電場,這時
LED1
點亮
60
秒
后熄滅,系統(tǒng)自動進(jìn)入檢測狀態(tài),當(dāng)檢測到有效信號時,將有
5
秒信號輸出,并
由指示燈
LED2
同步顯示。
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控制器的外形上圖所示,
面板上設(shè)置有靈敏度調(diào)整孔,
可以使監(jiān)控距離
在
1
~
7
米范圍內(nèi)可調(diào),
順時針轉(zhuǎn)動距離變遠(yuǎn),
逆時針轉(zhuǎn)動距離變近,
?LED1
、
LED2
用于指示
TX982
的工作狀態(tài),
1.2
米長的雙芯屏蔽線用于連接電源和負(fù)載,其中
紅色線用來接正電源,白色線接輸出,銅網(wǎng)屏蔽層接電源
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負(fù)極,必要時可以用
類似電纜加長至
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米以內(nèi)使用。
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高可靠微波感應(yīng)控制器電源電壓為
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16V
的整流變換器供電,
靜態(tài)耗
電量在
5MA
左右。
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輸出形式為電壓方式,有輸出時為高電平(
4V
以上),靜態(tài)時為低電
平,使用請參考下圖
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伴隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來與發(fā)展,人機(jī)互動、物物互聯(lián)的智能化升級迎來爆發(fā)。處在物聯(lián)網(wǎng)感知層的微波雷達(dá)人體傳感器,對物聯(lián)網(wǎng)智能場景的實現(xiàn),起到了不可或缺的重要作用。
目前人體存在感應(yīng),主要有以下幾種感知手段,紅外傳感器,激光傳感器,雷達(dá)傳感器。
憑借雷達(dá)傳感研發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢和研發(fā)積累,飛??萍纪瞥隽巳梭w存在感知雷達(dá)模塊,應(yīng)用于智慧物聯(lián)網(wǎng)方案的人體存在檢測需求,解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)感知技術(shù)如紅外人體傳感器、激光傳感器等存在的各類問題和缺點。
雷達(dá)發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波,由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
微波雷達(dá)傳感器,探測物體的運動,實現(xiàn)智能化聯(lián)動和場景定義功能,廣泛地應(yīng)用在智能家居、智能家電、智能安防、智能衛(wèi)浴等領(lǐng)域。
智能衛(wèi)生間應(yīng)用微波雷達(dá)傳感技術(shù)手段,可以做跌倒檢測、心跳呼吸監(jiān)測,可輸出人體目標(biāo)的信息,雷達(dá)相比攝像頭,無隱私的擔(dān)憂。適用于各類公共場所,如智能家居、高速服務(wù)區(qū)、加油站、機(jī)場、火車站、旅游景區(qū)、酒店、商場、學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓等。
微波雷達(dá)存在感應(yīng)方案,單一芯片上集成高性能雷達(dá)收發(fā)信機(jī)和MCU,資源豐富,性能強(qiáng)大,能做豐富算法,可與其他主控或傳感器互聯(lián)互通,同時也可作為主控使用。
得益于芯片超強(qiáng)的雷達(dá)感應(yīng)性能和專業(yè)的信號處理能力,我們基于雷達(dá)模塊存在感應(yīng)方案,通過算法濾除雜波干擾,在實現(xiàn)人體運動偵測的同時,也可檢測微動甚至呼吸信號,從而實現(xiàn)人體存在感應(yīng)。
智能衛(wèi)生間服務(wù)對象是人,因而能否做到“智慧”前提是對于人員的存在感知。例如通過智能傳感器采用來檢測衛(wèi)生間客流和廁位的占有情況,智能開蓋沖水等,從而提升使用人員的用戶體驗和衛(wèi)生間的清潔管理。
微波雷達(dá)人體存在感知具有什么優(yōu)點呢?
檢測準(zhǔn)確率高,不管是靜止、微動還是運動人員都可以實現(xiàn)檢測;無隱私、敏感問題,無鏡頭設(shè)計;低功耗,輻射量僅為藍(lán)牙十分之一,對人體安全無害;檢測距離遠(yuǎn),適配各種安裝高度;適用于不同大小和形狀的空間區(qū)域;不受環(huán)境障礙物影響,如煙霧,低光照,熱源等;美觀、可隱藏在木材或塑料天花板等非金屬材料后面。
人體存在感知雷達(dá)針對室內(nèi)場景進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的,在智能家居、智慧樓宇解決方案中都有著廣闊的應(yīng)用場景??赏ㄟ^人體感知雷達(dá)也可以安裝于會議區(qū)域,與會議預(yù)約系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)智能管理。
比如在會議室預(yù)約場景中,如果安裝于會議室的感知雷達(dá)在預(yù)設(shè)時間內(nèi)沒有探測到開會人員進(jìn)入會議室,就可以將會議室資源自動釋放出來,從而確保了會議室資源的高效利用。
基于微波雷達(dá)原理技術(shù),可以有著眾多的豐富應(yīng)用:對攝像頭聯(lián)動,零售,智能家居,智慧醫(yī)院,醫(yī)養(yǎng)康復(fù),辦公室管理,入侵檢測等智能領(lǐng)域。
微波雷達(dá)模組把豐富多樣的數(shù)據(jù)和信息,通過簡易可得的方式帶入每個人、每個家庭、每個組織,構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界;智能我們彼此的生活;讓智能觸手可及。
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