İnsan varlığı neden tespit edilebilir? Park Mesafe Kontrolü nasıl çalışır? Radar, Yapay Zeka’da basit ve pratik bir çözüm olarak benimsenmiştir. Pulse ve FMCW, iki ana modülasyon tekniğidir. Ancak, hassasiyet ve doğruluk dikkate alındığında, FMCW kesinlikle tercih edilen seçimdir.
Şimdi, FMCW radarlarının dünyasına adım atalım.
FMCW Radar Sensörü Nedir?
Frekans Modüleli Sürekli Dalga (FMCW) Radar, basit bir sürekli dalga radarına benzer şekilde sürekli iletim gücü yayan özel bir radar sensörüdür.
Mesafeyi ölçmek için zamanı kullanmak yerine (TOF gibi), FMCW teknolojisi sürekli artan bir frekansta radar sinyali yayarak bir sinyal taraması oluşturur. İşlem ortamı yüzeyinden yansıdıktan sonra, sinyalin yankısı anten tarafından alınır. Yayınlanan sinyal sürekli olarak frekansta değiştiğinden, yankı ve yayılan sinyallerin frekansları arasında hafif bir fark vardır. Bu frekans farkı, yankı gecikmesi ile doğru orantılıdır ve böylece mesafelerin doğru bir şekilde ölçülmesini sağlar.
Seviye ölçüm senaryosu
FMCW radarın temel özellikleri:
- Hedefe çok küçük mesafeleri ölçebilme (ölçülen en küçük mesafe, yayılan dalga boyu ile karşılaştırılabilir)
- Hedef mesafesini ve göreceli hızını aynı anda ölçebilme
- Mesafe ölçümünde çok yüksek doğruluk
- Karıştırma sonrası sinyal işleme düşük frekans aralığında gerçekleştirilir, bu da işleme devrelerinin gerçekleştirilmesini önemli ölçüde basitleştirir
- Yüksek pik gücüne sahip pulse radyasyonunun olmaması ile güvenlik
FMCW Radar Sensörü Nasıl Çalışır?
Doppler prensibi, radarın uygulanmasının karmaşıklığı göz önüne alındığında, nesnenin hareketini, hızını ve hatta yönünü belirlemek için kullanılır. Nesne tespitinin basit durumunda, radar 24 GHz dalga formu yayar ve sensörün görüş alanında bulunan bir nesneye yansır. Bu yansıyan dalga formu radar alıcı-vericisi tarafından alınır. Alınan sinyal, Doppler frekansı olarak adlandırılan bir frekans farkına sahip olacaktır. Doppler frekansı, hareketi ve hızı tespit etmek için kullanılır. 24GHz alıcı-vericisi, Sürekli Dalga (CW) Doppler veya Frekans Modüleli CW (FMCW) ile beslenip beslenmediğine bağlı olarak, nesnenin sensöre olan mesafesi gibi diğer parametreler türetilebilir. Ek bir anten ile, nesnenin görüş alanındaki tam konumu veya koordinatları da türetilebilir.
Peki, radar benim uygulamam için doğru teknoloji mi? Cevap, işlevsellik ve maliyet açısından sistem gereksinimlerine bağlıdır ve bu soruyu tam olarak yanıtlamak için, bu sensörlerin her birinin performans yeteneklerini hızlıca gözden geçirelim.
24GHz sensör, Kızılötesi, Ultrasonik ve Lazer arasındaki teknolojik karşılaştırma
(resimler Infineon)
FMCW Radar Sensörünün Diğer Radar Teknolojilerine Göre Avantajları
Farklı mesafe ölçüm prensiplerine dayanarak, LADAR TOF ve FMCW olarak ikiye ayrılabilir.
Birbirleriyle karşılaştırmak, TOF ve FMCW’yi anlamamıza büyük ölçüde yardımcı olabilir. TOF (Uçuş Süresi), bir ışık darbesinin hedef ile LiDAR arasındaki mesafeyi kat etmesi için geçen süreyi ışık hızına çarparak mesafeyi ölçer. Buna karşılık, FMCW sürekli lazer ışınları yayar ve alır, ardından gönderilen ve alınan sinyaller arasındaki frekans farkını ölçmek ve dönüştürmek için karıştırma algılama teknolojisini kullanır. Kısacası, TOF mesafeyi ölçmek için zamanı kullanırken, FMCW mesafeyi hesaplamak için frekansı kullanır.
FMCW’nin TOF’ye göre avantajları:
- Daha güçlü ışık dalgası parazit önleme yeteneği
- Daha yüksek SNR (Sinyal-Gürültü Oranı)
- Yüksek kaliteli hız boyutu verisi
- OPA tarama mimarisi ile uyumlu
- Daha yüksek modülasyon derecesi
PIR, başka bir geleneksel hareket sensörü türüdür.
Aşağıda radarın PIR’nin bazı zorluklarına karşı sahip olduğu avantajlar bulunmaktadır:
| Kullanım Durumu | Radarın Avantajları | PIR’nin Zorlukları |
| İç mekan aydınlatması | ⚪ Artan tespit aralığı ⚪ Işıkları otomatik olarak kapatarak enerji verimliliği ⚪ Kasa arkasında gizlice tasarlanabilir |
⚪ Radara kıyasla sınırlı aralık |
| Otomatik kapı |
⚪ Sadece gerektiğinde açılmasını sağlamak için hareket yönünü tespit eder |
⚪ Sadece hareketi tespit eder, binaya bir kişinin girmesi fark etmez |
| Akıllı Sokak aydınlatması | ⚪ Artan tespit aralığı ⚪ Hassas nesne tanımlama ⚪ 24GHz sıcak suya bağımsız çalışır |
⚪ Sert hava koşullarında güvenilir olmayabilir ve etkilenebilir ⚪ Nesne tanımlama eksikliği yanlış tetiklemelere neden olur ⚪ Yönlü ölçüm yoktur |
| İşgal alarmı | ⚪ Artan tespit aralığı ⚪ Yanlış alarmları azaltma ⚪ Tespit hassasiyeti ayarlanabilir |
⚪ Çirkin tasarım, PIR’nin görünür olmasını gerektirir ⚪ Sert hava koşullarında güvenilir olmayabilir ve etkilenebilir ⚪ Sınırlı aralık/kapsama alanı daha fazla sensör gerektirir |
24GHz mmWave Radar Sensörü: Hayatımızdaki Tipik Uygulama Senaryoları
Radar yeteneklerindeki ilerlemelerle birlikte, günlük hayatımızdaki birçok sorunu çözmeye yardımcı olabilir. Şu anda sunduğumuz sensörler 24GHz mmWave Sensor for XIAO, 24GHz Human Static Presence Module Lite, 60GHz Human Resting Breathing and Heartbeat Module, 60GHz Fall Detection Pro Module ve 24GHz Respiratory Sleep Detection Module’dir. İşte farklılıklarını gösterebilecek bir karşılaştırma formu. En çok satanlar hakkında daha fazla ayrıntı vereceğiz.
24GHz mmWave Sensor for XIAO – Human Static Presence, XIAO geliştirme platformu için tasarlanmış bir genişletme kartıdır. Bu modül, belirli bir alandaki insan hedeflerini tespit etmek için FMCW (Frekans Modüleli Sürekli Dalga) teknolojisini kullanan son derece gelişmiş bir insan vücudu algılama modülüdür.
Gelişmiş radar sinyal işleme ve hassas insan vücudu algılama algoritmaları ile güçlendirilmiş bu modül, insan varlığını tespit etmede olağanüstü hassasiyet sağlar ve hem hareketli hem de sabit durumları doğru bir şekilde tanımlar. Ayrıca, hedef mesafesi hesaplama gibi yardımcı bilgiler de sağlar. Öncelikle kapalı alanlarda kullanılan bu ürün, hareket eden veya mikro hareket eden insanları gerçek zamanlı olarak tespit eder.
24GHz mmWave Sensörü – İnsan Statik Varlık Modülü Lite, FMCW prensibine dayanan, anten entegreli, yüksek hassasiyetli bir mmWave radar sensörüdür. Görsel hata ayıklama ve yapılandırma araçları sunarak kullanıcı dostudur. Birden fazla temel parametre yapılandırılabilir olduğundan çeşitli senaryolara esnek bir şekilde uyum sağlayabilir. Arduino desteği ile, çeşitli insan varlığı tespit uygulamaları için kullanımı kolay ve maliyet etkin bir seçimdir.
Ana Özellikler:
- FMCW prensibine dayalı: yüksek hassasiyet ve çevresel parazitlere karşı dayanıklıdır
- Görsel hata ayıklama ve yapılandırma araçları: verileri net bir şekilde sunarken kullanımı basit ve anlaşılırdır
- Daha fazla parametre modülasyon seçeneği: çeşitli senaryolardaki farklı ihtiyaçları karşılamak için birden fazla yapılandırılabilir temel parametre ayarı
- Arduino Kütüphanesi ile uyumlu: UART kullanır ve Arduino kütüphane desteği sunar
- Home Assistant’a Hazır: Home Assistant ile entegrasyon için rehber wiki
Belirli bir alanda insanların olup olmadığını kesin bir şekilde tespit edebilir ve ardından gerekli otomasyonu tetikleyebilir. Daha derinlemesine keşfedebileceğimiz bazı senaryolar şunlardır:
- İnsan vücudu indüksiyon cihazı: orada insan olup olmadığına göre otomatik olarak açılıp kapanabilen akıllı aydınlatma cihazları
- Ev güvenliği için ihlali tespit eden akıllı güvenlik alarm sistemi
- Ev aletlerinin açma/kapama kontrol sistemi: elektrik, gaz veya diğer enerji formlarının ekonomik kullanımı
Medicare Sensörü: Solunum Uyku mmWave Radar Modülü $28.00
MR24BSD1 24GHz radar modülü, insan uyku kalitesini izlemek için Doppler radar tespit teknolojisini uygular, vücut hareketlerini ve sabit durumu ile insan solunum hızını tespit eder, tamamen özel ve güvenli bir ortam sağlar, diğer gürültülü etkilerden bağımsızdır. Akıllı ev uygulamalarında uyku güvenliği alarmları, uyku solunum tespiti ve hareket izleme gibi kullanışlı gizlilik korumalı, güvenli sensör radar sistemlerini temsil eder.
Geleneksel PIR sensörle karşılaştırıldığında, 24GHz mmWave sensörleri, yüksek hassasiyet için insan aktivite tespitinde daha iyi performans sunar. mmWave sensörleri, sürekli izleme gerektiren oturma odaları, oteller veya hatta hapishanelerde oldukça kullanışlıdır.
60GHz mmWave Radar Sensörü: Hayatımızdaki Tipik Uygulama Senaryoları
MR60BHA1 60GHz radar modülü, Frekans Modülasyonu Sürekli Dalga (FMCW) tespit teorisine dayalı olarak kişisel solunum hızı ve kalp atışı tespitini gerçekleştirir, tamamen özel ve güvenli bir ortam sağlar. Birim, yüksek hassasiyetle eşzamanlı sinyal çıkışı sağlar. Tüketici elektroniği, sağlık hizmetleri ve endüstriyel uygulamalarda yüksek hassasiyetli, kendi kendini düzenleyen, gizlilik korumalı, güvenli biyotik radar sistemleri için ideal bir çözümdür.
60 GHz mmWave sensörleri, yüksek hassasiyet ve güvenilir nesne tanımlama için 24 GHz sensörlerden önemli ölçüde daha iyi performans sunar. Aynı zamanda, solunum ve kalp atışı senaryoları için yüksek ölçüm hassasiyetini korumak kritik olduğundan zengin nokta bulutu verisi toplar. Radar, esasen solunum kalp ritminin büyük kasların yüzeyinde dalgalı hareketler oluşturması temelinde çalıştığından, insan göğsü ve sırtındaki dalgalanma daha belirgin olacaktır.
24 GHz mmWave düşme tespit radar sensörleri ile karşılaştırıldığında, 60 GHz sensörleri daha fazla hassasiyet için daha zengin nokta bulutu verisi toplar ve hataları azaltarak doğruluğu geliştirme imkanı sunar. Özellikle, ince hız çözünürlüğü, yan hareketlerin daha iyi izlenmesini sağlar ve hareketli nesnelerin daha stabil bir şekilde tespit edilmesine olanak tanır. Bu nedenle, 60 GHz radar sensörleri, 24 GHz’ye göre 2.5 kat daha iyi hız çözünürlüğü performansı sunar. Ayrıca, menzil çözünürlüğü mevcut bant genişliğine büyük ölçüde bağlı olduğundan, 60 GHz mmWave düşme tespit radar sensörleri, yüksek hassasiyet ve güvenilir insan aktiviteleri tanımlama, özellikle düşme tespiti konusunda 24 GHz’ye göre önemli ölçüde daha iyi performans sunar. 24 GHz radar sensörleri 1T1R (1 gönderim 1 alım) iken, 60 GHz 1T3R sunar ve FMCW teorisi ile modül üzerindeki montaj anteni, gerçek profesyonelliği sergiler.
Yukarıdaki sensörler her ikisi de ikincil geliştirmeleri destekler. Küçük boyut, dijital çıkış ve iç algoritma gibi geliştirilebilir faktörleri, XIAO ESP32C3, XIAO nRF52840 Sense ve XIAO RP2040 gibi geliştirme kartları aracılığıyla evrensel bir UART iletişim arayüzü kullanarak çeşitli senaryo uygulamalarında kullanılmalarını sağlar. İlginç fikirlerinizi veya projelerinizi bizimle paylaşmak için Discord kanalımıza katılmanızı bekliyoruz. Mühendislerimizle sohbet edin ve bazı avantajlar elde edebilirsiniz!
Kullanıma Hazır mmWave Sensör Kiti
mmWave İnsan Tespit Sensör Kiti $26.99
Seeed Studio XIAO ESP32C3 ile güçlendirilmiş bu kit, Wi-Fi/BLE bağlantısını destekler ve mmWave sensörleri aracılığıyla hassas insan tespiti sunar. Ek özellikler için grove modüllerini sorunsuz bir şekilde bağlayın. Home Assistant için 1-2 dakika içinde kolay kurulum gerçekleştirin ve kablosuz Over-The-Air (OTA) güncellemeleri ile birlikte kullanın. Değiştirilebilir mmWave sensörleri ile geniş bir çok yönlülük elde edin. Akıllı ev otomasyonunu özelleştirmek, ihlalleri tespit etmek ve yaşlıların refahını izlemek için idealdir.
Kurulum sürecini videoda kontrol edin: