はじめに: 生データからスマートホームインテリジェンスへ
HLK-LD1125H mmWaveレーダーは、微小な動き、速度、そして存在を検知できる高感度センサーです。従来のモーションセンサーとは異なり、mmWaveレーダーは小さな障害物を透過して動きを追跡したり、呼吸などの微小な動きを検知したり、さらには複数のターゲットを区別したりすることも可能です。
Home Assistantを使用するスマートホーム愛好家にとって、HLK-LD1125H が直接解釈できない生の UART データを出力することが最大の課題です。このガイドでは、レーダーの原理、データ解析、統合、そしてミリ波センサーをスマートホーム環境で完全に活用するための実用的な自動化シナリオなど、詳細な技術解説を提供します。
レーダーインターフェースと信号原理の理解
プライマリインターフェースとしてのUART
HLK-LD1125HはUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）を介して通信します。このシリアルプロトコルはデータをビット単位で送信し、正しく解析するにはフレームヘッダー、ペイロード、チェックサムが必要です。
ホームオートメーションにおけるUARTの主な利点:
配線が簡単で、マイクロコントローラと幅広く互換性があります。
高速 SPI または I2C の代替品と比較して、スマート ホーム プラットフォームへのブリッジが容易です。
レーダー信号処理の基礎
MmWave レーダーは飛行時間とドップラーシフトを測定して次の計算を行います。
距離（範囲）：信号が返ってくるまでの時間。
速度:ドップラー周波数の変化を使用します。
角度:アンテナアレイの位相差から。
これにより、従来の PIR センサーでは実現できなかった、呼吸などの微細な動きの検出や複数のターゲットの追跡が可能になります。
参考資料: TIレーダーセンサーの原理
HLK-LD1125HをHome Assistantに接続する
ハードウェアブリッジ
HLK-LD1125HはTTL UARTデータを出力するため、Home Assistantと直接通信できません。マイクロコントローラーをブリッジとして使用します。
ESP32 または Raspberry Pi Pico: UART データを読み取り、 MQTT経由で送信します。
Raspberry Pi: UART を読み取り、Home Assistant 用の Python スクリプトを介してデータを処理します。
利点:
データ処理をカスタマイズする柔軟性。
独自の依存関係なしで Home Assistant との信頼性の高い通信を実現します。
カスタムコンポーネントの使用
Home Assistantは、UARTデータを処理するためのカスタムコンポーネントをサポートしています。pyserialなどのPython pyserialを使用することで、生の16進データをHome Assistantセンサーまたはバイナリセンサーに変換できます。
ワークフローの例:
マイクロコントローラまたは Raspberry Pi を使用して UART データを読み取ります。
16 進フレームを構造化された JSON に解析します。
Home Assistant の MQTT トピックにデータを公開します。
生のレーダーデータの解析
HLK-LD1125H は次のようなシーケンスを出力します。
AA:フレームヘッダー
FF:チェックサム
中間バイト:エンコードされた距離、速度、イベントフラグ
データフィールド変換
距離:ターゲットの近さを計算します。
速度:移動速度を測定します。
イベント フラグ:検出された動きを示します。
フィルタリングとノイズ低減
環境要因（ファン、振動、小さな物体など）によりノイズが発生する可能性があります。フィルタリング技術を適用してください。
移動平均フィルター:急激な変動を平滑化します。
カルマン フィルター:移動するターゲットに対して堅牢な動的状態推定を提供します。
参考： レーダー信号処理の概要
Home Assistantの自動化シナリオ
スマート照明
動きが検出されるとライトが点灯します。
速度しきい値を使用して、ペットや小さな物体による誤検知を回避します。
HVACと環境制御
占有状況に応じて空調や換気を調整します。
快適さを維持しながらエネルギー消費を削減します。
セキュリティとプレゼンス検出
予期しない存在を検出し、アラートをトリガーします。
複数のレーダーセンサーを組み合わせて空間認識力を向上させます。
サンプル自動化 YAML:
高度な考慮事項
サンプリングレートと精度
サンプリング レートを高くすると、微細な動きの検出能力が向上しますが、より多くの処理能力が必要になります。
Home Assistant の効率性を高めるために、頻度とペイロード サイズのバランスをとります。
マルチセンサー展開
複数のレーダーによりカバレッジが向上し、誤検知が減少します。
イベント融合ロジックを使用して読み取り値を集約し、信頼性の高い自動化トリガーを実現します。
環境干渉
気流、振動、金属物体により誤った読み取りが行われる可能性があります。
レーダーデータと環境センサーを組み合わせて精度を向上します。
よくある質問
Q1: HLK-LD1125H は呼吸などの微小な動きを検出できますか?
A:はい、十分なサンプリング レートと適切なフィルタリングがあれば可能です。
Q2:統合には MQTT が必要ですか?
A:マイクロコントローラが Home Assistant と確実に通信できるようになるため、推奨されます。
Q3:生の UART データをデバッグするにはどうすればいいですか?
A:シリアル監視ツールを使用して、フレーム構造とペイロードの正確性を検査および検証します。
Q4: mmWave レーダーと PIR センサーを比較するとどうなりますか?
A: MmWave は高精度のモーション、マルチターゲット検出、マイクロモーション センシングを提供しますが、PIR センサーはより大きな動きのみを検出します。
結論
HLK-LD1125H mmWaveレーダーをHome Assistantと統合することで、センサーから得られる生のデータをスマートホーム向けの実用的なインテリジェンスに変換します。レーダーの原理、データ解析、自動化ロジックを活用することで、高精度な在室検知、省エネ照明とHVAC制御、そして高度なセキュリティを実現できます。
さらに読む:
慎重に設定すれば、mmWave レーダーはホームオートメーションを基本的なモーション検出から、インテリジェントで応答性に優れた微細なモーションを認識するシステムにまで高めることができます。