介绍
在当今互联的世界里，追踪人类的存在和运动至关重要。从需要优化能源利用的智能楼宇，到无需身体接触即可监测患者的医疗保健系统，再到保障乘客安全的汽车安全系统——了解人们是否在移动、在何处移动以及如何移动，可以推动各种救生应用的发展。
传统上，人体追踪通常使用摄像头、PIR 传感器和红外系统。然而，这些技术面临着一些常见的限制：
在光线不足或烟雾弥漫的环境中准确度较差。
由于图像或视频捕获而引起的隐私问题。
测量生命体征的能力有限。
限制穿越障碍物的穿透。
毫米波 (mmWave) 雷达解决了许多此类挑战。通过分析30-300 GHz 频段的反射电磁信号，毫米波雷达可实现高精度、隐私保护和全天候人体追踪。本文介绍了毫米波雷达的工作原理、优势、实际应用、市场采用情况以及开发人员需要考虑的事项。
毫米波雷达如何追踪人类
工作原理
毫米波雷达发射高频信号，并测量人体反射波的时间延迟、频移和角度。利用这些信息，雷达可以提取：
位置（x，y，z）：人所在的位置。
速度：运动速度和方向。
微运动：呼吸或心跳时胸部运动引起的微小位移。
与基于视觉的系统不同，毫米波雷达在黑暗、雾气或烟雾环境中也能可靠运行，并且不依赖可见光。此外，由于它不捕捉面部或身体图像，因此避免了隐私问题。
信号处理工作流程
范围 FFT（快速傅里叶变换）：确定目标的距离。
多普勒 FFT：检测目标是否移动以及移动速度。
到达角（AoA）：使用天线阵列计算目标方向。
聚类和跟踪算法：将雷达反射分组为人体目标，并在各个帧中跟踪它们。
机器学习模型：对反射是否对应于人类、物体或噪音进行分类。
学术研究表明，在受控环境下，毫米波雷达人体检测准确率可达 90–95% （IEEE Sensors Journal，2023），表明其在许多场景下可以匹敌甚至超越传统的基于摄像头的解决方案。
毫米波人体追踪的优势
全天候、全光照操作：可在雨天、雾天或黑暗环境下运行。
隐私保护：不会捕获任何图像或个人身份数据。
生命体征监测：实验报告显示呼吸频率准确度在每分钟±1次以内（MDPI 传感器，2022 年）。
多人功能：可在同一房间内同时追踪最多 10 个人。
可扩展性：适用于室内小型空间和大面积监控。
毫米波人体追踪的应用
1.智能建筑和办公室
根据房间占用情况自动控制暖通空调和照明。
占用率分析：德勤在 2024 年报告称，节能智能建筑可将能耗降低高达 30% ，而毫米波雷达通过提供准确的占用率检测发挥着关键作用。
2. 医疗保健与养老
跌倒检测：世界卫生组织的数据显示，全球每年发生 3730 万人跌倒，需要就医。基于毫米波雷达的跌倒检测系统可以立即发出警报。
非接触式生命体征监测：适用于监测传染病房的患者或家中的老年人，减少对可穿戴设备的需求。
3. 汽车安全
车内儿童存在检测：欧洲新车安全评鉴协会 (Euro NCAP) 要求 2025 年的五星安全评级必须具备儿童检测功能。与重量传感器相比，毫米波雷达因其准确性和可靠性而被广泛采用。
驾驶员监控：通过呼吸和动作的细微变化检测困倦。
4.机器人和无人机
跟随人类的机器人：零售机器人可以跟踪和跟随顾客。
防撞：确保无人机避开拥挤空间中的人群。
毫米波人体追踪市场的增长
根据MarketsandMarkets (2024)的数据，全球毫米波技术市场预计将从2023 年的 35 亿美元增长到 2028 年的 95 亿美元，复合年增长率超过 21%。人体追踪是增长最快的领域之一，其驱动力包括：
亚洲和欧洲的智能建筑采用。
日本和欧洲等老龄化社会的老年人护理需求。
汽车安全方面的监管压力（例如，欧洲新车安全评鉴协会 (Euro NCAP) 儿童检测）。
与此同时， Precedence Research（2024）报告称，包括雷达在内的智能建筑占用传感器预计到 2032 年将达到 128 亿美元，凸显了毫米波雷达在基础设施中日益增长的作用。
如何利用毫米波雷达实现人体追踪
1. 选择正确的模块
短距离（1-10米）：室内监控、医疗保健和智能家居。
中距离（10-50米）：机器人、无人机或户外追踪。
👉 请参阅Linpowave 雷达解决方案，了解适用于行业的模块。
2.硬件设置
安装在天花板、墙壁或车辆内部。
避免强反射表面（金属墙、镜子）。
3.软件集成
使用雷达 SDK 访问原始数据。
应用跟踪算法进行运动分类。
实施机器学习以实现人类识别。
4. 校准与测试
在不同人群密度的环境中进行测试。
微调检测与误报的阈值。
挑战与考虑
多径干扰：室内反射可能会导致误报。
法规遵从性：确保模块符合FCC（美国）或ETSI（欧盟）规则。
算法复杂性：需要先进的信号处理和人工智能。
功耗：需要针对电池供电的设备进行优化。
案例研究：医疗保健监测
在中国2022年的一项医院试点研究中，病房安装了毫米波雷达，用于非接触式呼吸监测。结果显示：
检测异常呼吸模式的准确率高达 98% 。
与红外传感器相比，误报减少。
由于采用不可穿戴的设计，增加了患者的舒适度。
该案例证明了毫米波雷达在医疗保健领域取代传统监测方法的潜力。
结论
毫米波雷达正在重新定义实时追踪人类的方式。凭借其高精度、隐私保护以及在各种条件下的可靠运行，毫米波雷达已被证明是智能生活、医疗保健、汽车安全和机器人技术的强大工具。
随着市场的增长和监管标准对更安全、更智能环境的追求， Linpowave 等公司正在提供优化的毫米波雷达模块，使开发人员和集成商能够构建下一代人体追踪系统。
通过利用先进的硬件和智能算法，毫米波雷达正在成为未来以人为本的技术的重要组成部分。
常问问题
问题 1：毫米波雷达可以隔着墙壁探测到人体吗？
是的，根据墙壁材质和频带，毫米波可以感知穿过薄障碍物的运动。
问题2：毫米波雷达在人体追踪方面有多准确？
学术研究报告称，人体存在检测的准确率为 90–95% ，呼吸监测的准确率为 ±1 bpm 。
问题3：毫米波雷达会引发隐私问题吗？
不可以。与相机不同，它不会捕捉图像或个人详细信息，只会捕捉动作和位置。
问4：毫米波雷达可以同时追踪多个人吗？
是的，现代雷达可以在一个房间内追踪多达 10 个人。
Q5：我可以在哪里了解更多信息？
探索Linpowave 的雷达模块或德州仪器的毫米波雷达概述。