智能家居的中樞，干擾居然來自這個(gè)“貓”？

倘若不用傳感器與智能家居相連來控制各個(gè)房間的燈光，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)忘記關(guān)燈的情況，如果能夠安裝上人體傳感器，理想情況下能實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅，節(jié)能能源，但現(xiàn)實(shí)往往是，安裝上的人體傳感器似乎并沒有想象中靈敏，即便是更換了其他傳感器也無濟(jì)于事。

什么樣的人體存在傳感器才能帶來最佳用戶體驗(yàn)？這需要先從人體傳感器的類別和技術(shù)原理說起。

人體存在傳感器的三大類別

按照工作原理，市面上已經(jīng)廣泛存在的人體存在傳感器大致能夠被劃分為三類：紅外傳感器、多普勒體制傳感器（5.8GHz及10.525GHz）以及FMCW的毫米波傳感器，這三種傳感器均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

最為常見的是紅外人體傳感器，主要是通過讓人體自身產(chǎn)生的紅外線照射到熱釋電材料上，導(dǎo)致熱釋電材料產(chǎn)生微弱的電位變化，再將電位變化的信號(hào)調(diào)理放大之后，就能判斷是否有人體移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)開燈關(guān)燈的操作。

需要注意的是，任何物質(zhì)只要本身具備一定的溫度，都能向外輻射與本身溫度相關(guān)的紅外線，因此人體能夠向外輻射紅外線，不需要直接與傳感器接觸，具有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

不過，紅外傳感器比較容易收到光線和熱源的影響，如果是安裝在門窗口或者強(qiáng)光環(huán)境中，以及廚房等有明顯熱源的地方，就比較容易出現(xiàn)誤報(bào)，影響使用體驗(yàn)，這時(shí)候就出現(xiàn)了抗光照能力更強(qiáng)以及的多普勒雷達(dá)傳感器。

多普勒雷達(dá)傳感器，顧名思義就是采用多普勒原理，當(dāng)有移動(dòng)物體進(jìn)入應(yīng)用范圍時(shí)，雷達(dá)信號(hào)就會(huì)受到調(diào)制，從而被信號(hào)處理模塊檢測(cè)到觸發(fā)感應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)關(guān)燈或開燈。其優(yōu)點(diǎn)在于只對(duì)運(yùn)動(dòng)的人進(jìn)行感應(yīng)，穿透性強(qiáng)，可以穿透塑料隱藏式安裝，更加美觀，且在成本和技術(shù)門檻上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)一是無法穩(wěn)定測(cè)距，根據(jù)距離控制燈的開關(guān)有明顯的誤報(bào)情況，二是對(duì)于正在靜坐或睡眠狀態(tài)中的人就無法感應(yīng)，另外在探測(cè)人體靈敏度和抗吹綠植等干擾之間也難以平衡。

另外一種傳感器，毫米波人體傳感器，是一種使用天線發(fā)射波長(zhǎng)1-10mm、頻率24-300GHz 的毫米波作為放射波的雷達(dá)傳感器。毫米波位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長(zhǎng)范圍，所以毫米波兼有這兩種波譜的優(yōu)點(diǎn)，也有自己獨(dú)特的性質(zhì)，毫米波的理論和技術(shù)分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。

同時(shí)，毫米波雷達(dá)由于具有更寬的可用頻譜，所以可以發(fā)射線性調(diào)頻脈沖信號(hào)，通過分析目標(biāo)反射回波信號(hào)的頻差也即時(shí)延計(jì)算出目標(biāo)距離，這是毫米波雷達(dá)技術(shù)最基礎(chǔ)的應(yīng)用原理之一。另外，從技術(shù)角度來看，毫米波雷達(dá)技術(shù)比傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)具有體積小、質(zhì)量輕、波束窄，精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

鑒于毫米波雷達(dá)以上優(yōu)點(diǎn)，在毫米波人體存在傳感器可以在極具挑戰(zhàn)的環(huán)境下檢測(cè)人的位置和狀態(tài)，無論是光線明亮還是環(huán)境黑暗，無論是溫度變化還是有煙霧或灰塵，都能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)，而且還可以穿過塑料、干墻和衣服等材料，隱藏在面板背后，更加美觀。

從紅外到多普勒，無法解決的難題

上述所提及的三種人體存在傳感器，雖然多普勒體制傳感器看上去會(huì)比紅外傳感器優(yōu)點(diǎn)更多，但如果真的將紅外傳感器換成多普勒體制傳感器，可能又會(huì)出現(xiàn)新的問題。

由于多普勒體制的微波感應(yīng)雷達(dá)常用頻段包括5.8GHz、10GHz、24GHz，在使用環(huán)境中很容易遇到相同頻段的其他設(shè)備的信號(hào)，例如家庭中常見的WiFi模塊就是采用了、2.4G和5G的頻段，以及無線遙控器中采用的RF模塊等，總是聽說這種情況會(huì)發(fā)生干擾。

為了證明WiFi路由器的存在是否真的會(huì)對(duì)多普勒體制的人體存在傳感器造成干擾，我們進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)。

首先準(zhǔn)備一款常見的5G頻段的WiFi路由器，如下：

然后打開路由器的配置界面，選擇路由器的頻段配置，按照如下表所示的頻段，設(shè)置為Channel 165，確保處于5.8GHz雷達(dá)的有效帶寬內(nèi)，并保存配置。

串口連接5.8GHz雷達(dá)，設(shè)定較小的檢測(cè)范圍，建議設(shè)置為0-2m，避免因?yàn)槿嗽跈z測(cè)環(huán)境內(nèi)而導(dǎo)致雷達(dá)報(bào)有人。開啟使之處于正常工作狀態(tài)，即人處于2m范圍內(nèi)，報(bào)有人，人離開2m或3m外，雷達(dá)延遲大約20s報(bào)無人。

按照如下圖所示的擺放模塊和WiFi的位置，在雷達(dá)探測(cè)范圍外通過拖線板控制WiFi的供電，使WiFi模塊位于雷達(dá)波束范圍內(nèi)，為了快速?gòu)?fù)現(xiàn)干擾效果，可以選擇雷達(dá)波束近距離直射WiFi模塊，大約1m到2m即可。

上述準(zhǔn)備工作完成后，WiFi斷電，雷達(dá)模塊正常工作（確保周邊無人時(shí)可報(bào)無人，人進(jìn)入2m報(bào)有人）。通過兩個(gè)用例展示W(wǎng)iFi的影響

1）人進(jìn)入后觸發(fā)雷達(dá)模塊，然后迅速離開感應(yīng)區(qū)域，同時(shí)拖線板處的人打開WiFi模塊供電，觀察雷達(dá)模塊的輸出是否持續(xù)有人，或OFF時(shí)間明顯變長(zhǎng)。

2）保證無人在雷達(dá)威力區(qū)，雷達(dá)輸出無人狀態(tài)，拖線板處的人打開WiFi模塊供電，觀察雷達(dá)模塊的輸出是否由OFF轉(zhuǎn)成ON。

如果沒有出現(xiàn)干擾，需要再次確認(rèn)雷達(dá)波束正對(duì)WiFi的天線，嘗試調(diào)整極化方向或者縮短二者之間的距離。

通過上述實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，WiFi接電時(shí)，雷達(dá)模塊會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)。由此證明，WiFi模塊確實(shí)會(huì)多普勒體制的人體傳感器造成干擾。

毫米波傳感器或成當(dāng)下最佳選擇

上面已經(jīng)說到，除了紅外傳感器和多普勒體制傳感器，基于毫米波雷達(dá)技術(shù)的人體存在傳感器已經(jīng)成為行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

在具體場(chǎng)景應(yīng)用，毫米波雷達(dá)產(chǎn)品也擁有更具針對(duì)性和更為精準(zhǔn)探測(cè)的能力。在監(jiān)測(cè)睡眠、呼吸心率異常、老人跌倒姿態(tài)判斷等復(fù)雜場(chǎng)景中，毫米波雷達(dá)也能夠極大提升其準(zhǔn)確度。

不過需要注意的是，即便是毫米波雷達(dá)，對(duì)于有人或無人的判定也會(huì)受到其他因素的干擾，比如大型綠植和窗簾等干擾物，在進(jìn)行更加精準(zhǔn)的識(shí)別邏輯方面也需要進(jìn)行進(jìn)一步的能力提升，目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)有不少企業(yè)使用空間自適應(yīng)策略、目標(biāo)跟蹤、雜波抑制等方法來提高毫米波傳感器的精準(zhǔn)度。

新技術(shù)的發(fā)展往往伴隨著新問題的出現(xiàn)，因此沒有絕對(duì)完美的技術(shù)，至少在人體存在傳感器領(lǐng)域，24G毫米波傳感器是當(dāng)下的最優(yōu)解了。