ユーザーのコメント:
「DFR C4001はプレゼンスに関しては問題なく動作しますが、複数のターゲット座標を同時に出力できないようです。」
（出典： Arduinoフォーラム）
はじめに：複数人物追跡の課題
オフィス管理、スマートホーム、セキュリティ監視、高齢者見守りなどにおいて、複数のターゲットをリアルタイムで追跡することは必須要件です。しかし、エントリーレベルのミリ波レーダーは、単一のターゲットや存在／移動状態しか検出できないことがしばしば報告されており、複数の人物の座標を取得することが困難です。
米国国立標準技術研究所（NIST）によると、低解像度のレーダーでは、ターゲットの数が2～3を超えると検出誤差が大幅に増加します。これが、多くの開発者が実際のアプリケーションで課題に直面する理由です。
レーダー テクノロジーの詳細については、 mmWave レーダー テクノロジー ページをご覧ください。
単一ターゲット追跡と複数ターゲット追跡：技術的原理
ドップラースペクトル分離
ミリ波レーダーは、反射信号の位相変化から目標物までの距離を、ドップラーシフトから速度を測定します。単一の目標物からの信号は明瞭ですが、複数の目標物からの信号は周波数スペクトルが重なり合うため、検出が困難になります。
参考： IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques によると、相対速度の差が 0.2 m/s 未満の場合、低コストのレーダー (サンプル レート < 5 kHz、単一の Tx/Rx) では、2 つの移動ターゲットのピークを確実に分離することはできません。
マイクロドップラー分析
マイクロドップラーは、歩行や腕の振りといった詳細な動作パターンを捉えます。短時間フーリエ変換（STFT）を用いることで、理論的には複数の人物を識別可能です。しかし、これには高いサンプリングレート（10kHz以上）と高速DSP演算が必要であり、低価格のレーダーでは通常、これらを実現することはできません。
ハードウェアとファームウェアの制限
DSP処理のボトルネック
エントリーレベルのレーダーでは、低周波Cortex-M DSPが使用されることが多いです。一般的な仕様：
サンプルレート: 1～5 kHz
距離分解能: 0.5～1 m
角度分解能：正確ではない
これらの制限により、複数人のシナリオでは信号の重複、ターゲットの喪失、座標エラーが発生します。
API制約
一部のレーダーは、最も近いターゲットや単純なプレゼンスフラグのみを出力します。対応ハードウェアであっても、API経由で複数の座標にアクセスできないことがよくあります。詳細については、 ミリ波レーダー製品ページをご覧ください。
マルチターゲットアプリケーションと要件
オフィススペース管理
要件: 会議室とオープンオフィスのリアルタイム監視
技術仕様: 距離分解能 < 0.3 m、角度分解能 < 10°、5 以上のターゲットをサポート
高齢者モニタリング
要件: 転倒検知と活動モニタリング
仕様: 個人を識別、微小な動きを検出、アラーム遅延 <1 秒
セキュリティ監視
要件: 公共スペース、工場、ショッピングモールにいる人々を追跡する
仕様: 複数ターゲット座標、密集群衆追跡、誤報 <5%
欧州電気通信標準化機構 (ETSI)によれば、低コストの単一ターゲット レーダーは高密度環境で 70% 未満の精度しか達成できず、高解像度の MIMO またはマルチセンサー融合ソリューションが推奨されています。
マルチターゲット追跡ソリューション
ハイエンドMIMOレーダー
MIMOレーダーは、ビームフォーミングを備えた複数の送受信アンテナを使用し、複数のターゲット座標に対する空間分解能と角度分解能を向上させます。標準仕様：
送信アンテナ: 4～8
受信アンテナ: 8～16
距離分解能: 0.1～0.2 m
角度分解能: 3～5°
オフィス管理、セキュリティ、ヘルスケアなどのアプリケーションに適しています。 高性能MIMOレーダーをご覧ください。
センサーフュージョン
mmWave レーダーを赤外線、カメラ、または超音波センサーと組み合わせることで、低コストのハードウェアでも複数のターゲットを追跡できるようになります。
アルゴリズム: カルマンフィルタ + データ結合 + マイクロドップラー解析
利点: 精度の向上、センサーの制限の軽減
ETSI の実験では、レーダー + 赤外線を使用すると、複数のターゲットの精度が 85～90% に達し、レーダー単独よりも約 20% 高くなります。
ソフトウェアの最適化
マイクロドップラー分類：歩行パターンを区別する
シグナルクラスタリング:クラスタリングアルゴリズムによるターゲットの分離
軌道予測:履歴データを使用して位置を推定する
これらのアプローチは、低密度環境では部分的に効果的ですが、トラフィック量が多い環境では限界があります。
結論
低価格のミリ波レーダーは、DSPとAPIの制約により、複数人物の追跡には明確な限界があります。単一ターゲットや存在／動きの検知には適していますが、オフィス管理、高齢者見守り、セキュリティといった高密度のシナリオでは、ハイエンドのMIMOレーダーやセンサーフュージョンのメリットが活かされます。
レーダーの原理、ハードウェアの制限、アプリケーションのニーズを理解することは、開発者が信頼性の高い複数人追跡システムを設計するのに役立ちます。
よくある質問
Q1: 低価格のレーダーで複数の移動者を検知できますか?
A: 動きを検知することはできますが、通常は「存在」または最も近いターゲット座標のみを出力します。
Q2: 複数のターゲットを追跡するにはどのようなレーダー機能が必要ですか?
A: 高解像度、MIMO アンテナ アレイ、強力な DSP、マルチターゲット API サポート。
Q3: ソフトウェア アルゴリズムだけで複数のターゲットの追跡を実現できますか?
A: アルゴリズムでは、マイクロドップラーやクラスタリングを使用してターゲットを部分的に分離できますが、センサーフュージョンの方が信頼性が高いです。
Q4: どのようなシナリオで低価格のレーダーで十分でしょうか?
A: 単純な存在検出、単一ターゲットの追跡、または環境監視。