商品描述
商品簡介
R60ABD1 雷達模組是採用60G 毫米波雷達技術，實現的人體呼吸心率感知及睡眠評估的功能。模組基於FMCW 雷達體制，針對特定場合內的人員呼吸心率頻率輸出，結合長時間的睡眠姿態體動採集，及時的上報人員的睡眠狀態和歷史記錄。
本模組基於一發三收天線形式：寬波束雷達模組主要適用於置頂安裝模式，透過演算法控制一定角度範圍，精準掃描人體全身的動作層析；實現人體動靜態時的睡眠偵測和不同姿態的呼吸心率擷取功能。
商品特色
- 基於FMCW 調頻連續波訊號實現雷達偵測
- 實現對人體呼吸及心率的同步感知
- 實現人體睡眠品質的歷史記錄
- 人體睡眠品質監測偵測最大距離：≤1.5 公尺
- 人體呼吸心率偵測最大距離：≤1.5 公尺
- 雷達模組輸出功率0.5 瓦以內，需長供電工作
- 不受溫度、濕度、噪音、氣流、塵埃、光照等環境的影響
- 產品支援二次開發，適應多種場景應用
- 通用UART 通訊接口，提供通用協定
- 有人到無人偵測（上報）時間：根據演算法自動偵測，典型值為30 秒
- 預留4 組I\O,可依使用者定義輸入輸出，或做簡單的介面模擬
商品應用
睡眠探測應用：
呼吸心跳探測應用：
串口輸出參數
- 有人/無人
- 活動/靜止
- 活動參數
- 入床/離床
- 睡眠品質：清醒/淺眠/熟睡
- 睡眠評分
- 呼吸頻率
- 心跳頻率
商品規格
| 參數 | 最小值 | 典型 | 最大值 | 單位 |
| 系統規格 |
| 睡眠探測距離（胸腔） | 0.4 | | 2.5 | m |
| 呼吸心跳探測距離（胸腔） | 0.4 | | 1.5 | m |
| 呼吸測量精度 | | 90 | | % |
| 呼吸測量範圍 | 10 | | 25 | 次/分鐘 |
| 心跳測量精度 | | 95 | | % |
| 心跳測量範圍 | 60 | 80 | 100 | 次/分鐘 |
| 刷新時間 | 1 | 3 | 30 | S |
| 探測建立時間 | 30 | | | S |
| 工作參數 |
| 工作電壓(VCC) | 4.6 | 5 | 6 | V |
| 工作電流(ICC) | 90 | 93 | 100 | mA |
| 工作溫度(TOP) | -20 | - | +60 | °C |
| 儲存溫度(TST) | -40 | - | +105 | °C |
| 發射參數 |
| 工作頻率（fTX） | 61 | | 61.5 | GHz |
| 發射頻率（Pout） | | | 6 | dBm |
| 天線參數 |
| 天線增益（GANT） | | 4 | | dBi |
| 水平波束（-3dB） | -20 | | 20 | ° |
| 垂直波束（-3dB） | -20 | | 20 | ° |
引腳說明
| 接口 | 引腳 | 描述 | 典型值 | 說明 |
| 接口1 | 1 | 5V | 5.0V | 電源輸入正端 |
| 2 | GND | | 地 |
| 3 | RX | 3.3V | 串口接收 |
| 4 | TX | 3.3V | 串口發送 |
| 5 | GP1 | 3.3V/0V | |
| 6 | GP2 | 3.3V/0V | |
| 接口2 | 1 | 3V3 | 3.3V | 輸入電源 |
| 2 | GND | | 地 |
| 3 | SL | | 保留 |
| 4 | SD | | 保留 |
| 5 | GP3 | | 備用擴展引腳 |
| 6 | GP4 | | 備用擴展引腳 |
| | 7 | GP5 | | 備用擴展引腳 |
| 8 | GP6 | | 備用擴展引腳 |
主要工作性能
雷達模組工作範圍
雷達模組波束覆蓋範圍如圖所示。
Q3
受雷達波束特性影響，雷達在天線面法線方向作用距離較遠，但偏離天線法線方向作用距離會變短。
當雷達傾斜安裝時，受雷達波束範圍及有效輻射空間影響，雷達作用範圍會減小，使用時需要注意。
睡眠探測功能
- a. 偵測距離：≤2.5m（人與雷達天線面的偵測距離）
- b. 睡眠品質評估功能：清醒/淺睡/深睡
- c. 睡眠時間記錄功能：睡眠品質相關時長的資料輸出
- d. 在床狀態功能：入床/離床
呼吸探測功能
- a. 偵測距離：0.4m≤x≤1.5m（胸腔與雷達天線面的偵測距離）
- b. 準確率：≥90%
心跳探測功能
- a. 測距離：0.4m≤x≤1.5m（胸腔與雷達天線面的偵測距離）
- b. 準確率：≥95%
存在感知功能
- a. 偵測距離：≤2.5m（人與雷達天線面的偵測距離）
- b. 準確率：≥90%
運動探測功能
雷達工作及安裝方式
安裝方式
本雷達模組建議傾斜安裝，並且平行於掃描面的距離≤1.5 公尺。
傾斜安裝
針對睡眠呼吸心跳偵測需求，雷達需要採用傾斜安裝方式（如圖 5 所示），雷達要求安裝在床頭正上方 1m 高度，向下傾斜 45°對著床中間，控制雷達與胸腔的距離為 1.5m 範圍內，確保雷達正常進行呼吸心跳以及睡眠相關參數探測。
雷達法線方向對準主要偵測位置，確保雷達天線主波束覆蓋人體睡眠偵測區域。
受雷達天線波束範圍限制，偏離雷達法線方向位置，有效作用距離會降低。毫米波頻段電磁波對於非金屬物質有一定穿透特性，可以穿透常見玻璃、木板、屏風及薄的隔間牆，可以檢測到遮擋物後面的運動物體；但對於較厚的承重牆、金屬門等不能穿透。
雷達工作模式
雷達模組經過統計分析處理後，綜合評估目前偵測區域人員狀態，使用者可以直接利用此結果。
即時狀態運作模式
本模式下，雷達模組週期性給出目前雷達偵測區域內人員的存在性狀態及運動狀態，主要狀態包括：
- 1）無人
- 2）有人、靜止/活躍
- 3）心率/呼吸頻率
在狀態運作模式下，為了環境狀態判斷準確性，雷達模組內部進行了邏輯判別工作，雷達模組狀態輸出邏輯如下：
- A、雷達設備只有當偵測到狀態改變時，雷達才有相對應的狀態輸出；反之，雷達保持靜默
- B、雷達從無人狀態切換到有人狀態（運動、接近、遠離）屬快速切換狀態，切換時間≤1s
- C、雷達從有人狀態切換到無人狀態，需經過多次狀態確認，切換時間≤1分鐘
- D、雷達即時擷取人體動靜態時的呼吸/心率頻率及呼吸/心率訊號狀態，呼吸心率頻率刷新頻率為3s，訊號狀態有變化輸出；
睡眠探測模式
在本模式下，雷達模組週期性給出目前雷達偵測區域內人員的睡眠狀態以及呼吸頻率，主要狀態包括：
- 1）睡眠品質評估：清醒、深睡、淺睡；
- 2）入床/離床判斷；
- 3）呼吸/心率頻率的統計；
- 5）睡眠偵測模式下，為了睡眠相關狀態判斷準確性，雷達模組有特定的安裝方式和安裝高度限制：
雷達要求安裝在床頭正上方1m 高度，向下傾斜45°對著床中間，確保雷達與人體身體的距離為1.5m 範圍內，確保雷達偵測範圍能正常覆蓋睡眠區域。
臥室安裝及應用
針對特定應用，即時臥床人員相關訊息，如有人/無人、睡眠狀態、睡眠深度、運動資訊等，進而給予相關訊息，實現特定應用。在該模式下，雷達需要置頂安裝。基於此模式應用，可以實現應用程式包括
健康生活應用
基於本雷達對睡眠人員的睡眠狀態和呼吸頻率偵測特徵，雷達在健康生活上可以有比較好的應用，包括:
注意事項
啟動時間
由於本模組在初始上電開始工作時，需要對模組內部電路完全重位，並對環境雜訊進行充分評估，才能確保模組正常運作。因此模組初始上電工作時，需要開機穩定時間≥30s，才能確保後續輸出參數的有效性。
呼吸心跳偵測場景限制
雷達為非接觸式設備，對於目標的呼吸心跳偵測需要先對目標的位置進行鎖定，繼而對該目標的呼吸心跳強度和數值進行採集計算。因此要求探測目標在合理探測範圍內，保持靜止狀態進行探測，避免持續運動影響雷達對目標的鎖定，進而影響呼吸心跳的偵測。
有效探測距離
雷達模組的偵測距離與目標RCS、環境因素關聯較大，有效偵測距離可能隨著環境及目標改變而變化，本模組暫時不具備測距功能，因此有效偵測距離在一定範圍波動屬於正常現象。
雷達生物偵測性能
由於人體生物特徵屬於超低頻、弱反射特徵訊號，雷達處理中需要相對長時間累積處理，在累積過程中，可能許多因素影響雷達參數，因此偶發性的偵測失效是正常現象。
電源
雷達模組對電源品質的要求，高於常規低頻電路。在對模組供電時，要求電源無門限毛邊或漣波現象，且有效屏蔽附件設備所帶來的電源雜訊。
雷達模組需良好的接地，由於其他電路帶來的地噪聲，也可能引起雷達模組性能下降甚至工作異常；最常見的是導致探測距離變近或誤報率增加。
為了確保模組內部VCO 電路的正常運作，本模組供電需求為+5V～+6V 供電，電壓漣波≤100mV。
外部電源必須提供足夠的電流輸出能力和瞬態響應能力。
出貨清單
- 60GHz 毫米波雷達感測器模組(呼吸睡眠偵測) x 1
