使用德州儀器毫米波傳感器進(jìn)行非接觸式私人姿態(tài)檢測(cè)

據(jù)Forbes報(bào)道，到2050年，全球60歲以上的人口預(yù)計(jì)將達(dá)到20億。就此而言，這將代表全球五分之一以上的人口。隨著老年人口的增加，需要更先進(jìn)的家用監(jiān)控，同時(shí)仍然允許人們保持個(gè)人自主權(quán)。根據(jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，每年有近四分之一的老年人跌倒，而跌倒是老年人因創(chuàng)傷入院的主要原因，如圖1所示。 跌倒檢測(cè)系統(tǒng)可使用傳感器驅(qū)動(dòng)的解決方案，通過(guò)準(zhǔn)確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)提供非接觸、非隱私的侵入式感應(yīng)。

圖1：德州儀器毫米波傳感器可用于老年人、殘疾人和緊急監(jiān)視系統(tǒng)中的姿態(tài)檢測(cè)

德州儀器毫米波傳感器如何幫助解決當(dāng)今的跌倒檢測(cè)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

德州儀器IWR6843 毫米波傳感器可實(shí)現(xiàn)高精度的跌倒檢測(cè)，而無(wú)需與被監(jiān)視人員接觸。除了通過(guò)材料進(jìn)行感應(yīng)外，傳感器還可在所有照明條件下進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)利用3D點(diǎn)云信息為場(chǎng)景中的范圍、角度和速度系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參數(shù)。  

在此，我們有德州儀器的“檢測(cè)人的跌倒和姿態(tài)”演示，展示了德州儀器的60 GHz IWR6843單芯片傳感器及其在傳感器安裝在墻壁時(shí)能夠檢測(cè)人員身高和姿態(tài)的能力。之所以使用 IWR6843 是因?yàn)?0GHz頻帶已在全球范圍內(nèi)開(kāi)放用于工業(yè)RF感應(yīng)應(yīng)用

該演示使用方位角和仰角均為120度的IWR6843ISK-ODS EVM。在該演示中，EVM被安裝在為6.5英尺的高度，而且寬視場(chǎng)視野有助于增加對(duì)地面的可見(jiàn)性并最大程度減少死角。該演示還可被修改為使用德州儀器的IWR6843AOPEVM封裝天線EVM。

圖2所示為3D點(diǎn)云信息。該信息使系統(tǒng)能夠通過(guò)點(diǎn)云的形狀和顏色分析個(gè)體身高和姿勢(shì)，而無(wú)需透露可識(shí)別的信息。請(qǐng)注意：圖中點(diǎn)云輪廓線的不同之處表明了該人員的姿勢(shì)。

(a)                                         (b)                                           (c)

圖2為各種點(diǎn)云屏幕截圖和下方照片比較：（a）藍(lán)點(diǎn)：代表躺下的人的水平輪廓（b）；藍(lán)點(diǎn)和綠點(diǎn)：代表坐著的人員球形輪廓（c）；藍(lán)點(diǎn)、綠點(diǎn)和黃點(diǎn)：代表人員站立姿勢(shì)的長(zhǎng)形垂直輪廓

將圖2c與圖2a進(jìn)行比較，可看到點(diǎn)云的形成發(fā)生了變化。站立的人員通常顯示為細(xì)長(zhǎng)的簇，而躺下的人員則顯示為短而寬的簇。算法可使用該點(diǎn)云的形狀、大小和顏色信息來(lái)檢測(cè)一個(gè)人的姿勢(shì)并識(shí)別其跌倒情況。每當(dāng)高度突然負(fù)變化（此演示的z尺寸）和姿勢(shì)的突然變化時(shí)，傳感器都可觀察到跌倒情況。當(dāng)z參數(shù)從遠(yuǎn)大于x（長(zhǎng)度）和y（寬度）變?yōu)檫h(yuǎn)小于y的姿勢(shì)時(shí)，可檢測(cè)到姿勢(shì)變化，這表明從站立狀態(tài)到躺下?tīng)顟B(tài)的快速轉(zhuǎn)換。

遠(yuǎn)程非接觸式姿態(tài)檢測(cè)

當(dāng)前許多老年人警報(bào)系統(tǒng)都要求用戶按下按鈕以觸發(fā)響應(yīng)，但是如果他們因跌倒無(wú)意識(shí)時(shí)，則不可能按下按鈕。有了德州儀器毫米波傳感器，系統(tǒng)就可檢測(cè)到潛在的跌倒情況并觸發(fā)響應(yīng)，這樣就不需要個(gè)人經(jīng)常攜帶安全警報(bào)按鈕。

啟用非侵入式跌倒檢測(cè)

當(dāng)?shù)轮輧x器毫米波傳感器用作系統(tǒng)中的唯一技術(shù)時(shí)，它為系統(tǒng)在家庭或樓宇中的物理姿態(tài)提供了更大靈活性。由于毫米波技術(shù)捕獲的是點(diǎn)云數(shù)據(jù)而非圖像，因此基于毫米波技術(shù)的跌倒檢測(cè)系統(tǒng)可用于更敏感的區(qū)域，例如家里的浴室或臥室。該傳感器還可通過(guò)塑料和紙面石膏板進(jìn)行檢測(cè)，從而使其能夠謹(jǐn)慎地布置并實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)化的家居設(shè)計(jì)。

豐富的、可實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)

對(duì)于老年人監(jiān)控系統(tǒng)，必須要有高分辨率才能區(qū)分處于正常狀態(tài)的人員的姿勢(shì)和身高。德州儀器的毫米波傳感器輸出3D點(diǎn)云和速度信息，可幫助確定人員是否跌倒。

結(jié)論

德州儀器毫米波傳感器是用于家庭監(jiān)控系統(tǒng)的智能解決方案，可用于老年人監(jiān)控和緊急情況。當(dāng)用于跌倒檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，德州儀器的IWR6843可進(jìn)行高精度監(jiān)控，同時(shí)在所有環(huán)境條件下都可保持個(gè)人隱私和魯棒性，而無(wú)需穿戴設(shè)備。