Millimeterwellenradar: Wie mmWave-Radar Sensortechnologien verbessert
Infrarot- oder Ultraschalltechnologie wird häufig in Anwendungen zur Erkennung von Menschen eingesetzt, weist jedoch inhärente Nachteile auf, darunter eine geringe Erkennungsgenauigkeit und Anfälligkeit für Umwelteinflüsse. Millimeterwellen- (mmWave-) Radar ist die genauere Lösung. Die Anwendungen und Vorteile von mmWave-Radar sowie die zugehörigen Chip- und Modul-Lösungen werden hier im Folgenden vorgestellt.
60GHz mmWave Radar, Anwesenheitserkennungssensormodul
Das MM5D91-00 ist das Präsenzdetektionssensormodul, das die 60-GHz-mmWave-Technologie von Infineon integriert. Das Modul vereinfacht die Implementierung von mmWave-Sensoren im Band von 61,0 bis 61,5 GHz und beinhaltet das auf dem Infineon ARM Cortex M4F basierende Prozessorsystem, eine 1Tx 3Rx-Antenne und einen eingebauten Regler. Dieses Präsenzdetektionssensormodul zielt auf stromsparende und hochauflösende Präsenzdetektion in Smart-Home-, Büro-, Sicherheits- und vielfältigen Anwendungen ab.
MM5D91-00 Präsenz-Erkennung Evaluierungs-Kit
Basierend auf dem MM5D91-00 Radarsensormodul wurde das MM5D91E00 Evaluierungsboard entwickelt, um die Funktion der Präsenzdetektion des Infineon 60 GHz Radarsensors mit seinen ausgefeilten Radar-Präsenzdetektionsalgorithmen zu demonstrieren.
Millimeterwellenradar schafft präzisere Sensorlösungen
Sensoren werden normalerweise verwendet, um verschiedene Umweltzustände wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Bewegungszustände zu erfassen. Sensoren, die Daten in Kombination mit drahtlosen Technologien wie Bluetooth oder Wi-Fi übertragen, sind in Haushalten und Unternehmen allgegenwärtig und haben einen vielversprechenden Markt in der Elektronikindustrie geschaffen – insbesondere im Bereich Internet der Dinge (IoT).
Die Entwicklung von Sensoren hat viele neue Technologien eingeführt, um die Überwachung der Umgebung zu verbessern, und Millimeterwellenradar (mmWave) ist eine davon. Mit dieser neuen mmWave-Technologie für Sensorlösungen werden Anwendungen zur Erkennung, Positionierung und Verfolgung von Menschen, Tieren oder allgemein beweglichen Objekten revolutioniert. mmWave-Radar ermöglicht die schnelle Erkennung der Position nahegelegener Objekte mit hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit, unabhängig von den Umgebungsbedingungen.
Vorteile der mmWave-Radarsensorik
mmWave-Radare verfügen über einige einzigartige Eigenschaften, beispielsweise können sie in einem Bereich von wenigen Zentimetern bis zu mehreren hundert Metern arbeiten und ohne direkte Sichtverbindung (zum Beispiel durch Trockenbauwände oder Sperrholz) operieren. Sie sind außerdem hochgradig anpassungsfähig an Umgebungsbedingungen (Dunkelheit usw.), wie zum Beispiel bei Sonnenschein, Rauch, Nebel oder Dunst.
Die menschliche Präsenz-Erkennung wird einer der Zielmärkte für mmWave-Radar sein. Im Vergleich zu aktuellen Infrarot- und Ultraschallsensoren bietet mmWave-Radar viele Vorteile. Beispielsweise ist mmWave-Radar weniger empfindlich gegenüber Umgebungstemperaturen oder der Umgebung insgesamt. Ein Beispiel: Die traditionellen intelligenten Beleuchtungssysteme mit passiver Infrarot-(PIR)-Erkennung können Personen, die sich nicht bewegen, nicht wirklich erfassen, und die praktischen Auswirkungen dieser scheinbar intelligenten Sensoren sind im realen Leben nicht zufriedenstellend. Sensoren basierend auf mmWave-Radar-Technologie bieten jedoch eine höhere Genauigkeit für die Beleuchtungs- oder Klimaanlagensteuerung in intelligenten Gebäuden/Häusern. Ihre Kombination mit Video kann Detektionsfehler im IP-Kamera-Bereich erheblich reduzieren.
Darüber hinaus können mmWave-Radarsysteme Sicherheit an Orten garantieren, an denen Videoaufnahmen nicht erlaubt sind, wie zum Beispiel in Toiletten oder Schließfächern. mmWave-Radar kann automatischen Türen eine Vielzahl intelligenter Funktionen hinzufügen, indem die Anwesenheit von Personen erkannt und deren Bewegungsrichtung angezeigt wird. Dadurch wird das Öffnen der Tür nur bei Bedarf ausgelöst und Klimaanlagen laufen nur, wenn der Raum belegt ist. Auf diese Weise spart Radar gleichzeitig Energieverbrauch.
mmWave-Radar-Anwendungen
Der Industriebereich ist eine Schlüsselanwendung der mmWave-Radarsensortechnologie, deren Einsatz den menschlichen Körper erfassen kann, um die Sicherheit von Bedienern in der Nähe schwerer Maschinen wie Robotern oder Baugeräten zu verbessern. Die Anzahl der Anwendungen ist endlos. Smart Cities sind ein weiteres Gebiet, das von mmWave-Radaren profitieren könnte. Die Überwachung der Verkehrssituation für Fahrzeuge und Fußgänger sowie die entsprechende Anpassung der Ampelphasen sind nur zwei Beispiele.
Entwicklung von mmWave-Radarprodukten vom Chip bis zum Modul
Um die Entwicklung von mmWave-radarbezogenen Anwendungsprodukten zu beschleunigen, hat Infineon einen XENSIV™ 60 GHz Radarchip eingeführt, der in der Lage ist, Bewegungen im Submillimeter-Bereich mit hoher Geschwindigkeit und Präzision zu verfolgen. Infineons Radarsensorlösungen sind hochintegriert und bieten die Vorteile einer geringen Größe und eines niedrigen Stromverbrauchs, wodurch innovative und intuitive Sensortechnologien für viele Anwendungen möglich werden. Radars haben sich als leistungsstarke Sensoren erwiesen, die sich für Unterhaltungselektronik, Gesundheitswesen, Überwachung, Fahrerassistenz, Kurzstreckenpositionierung in industriellen Anwendungen und die Verfolgung von Vitalzeichen eignen.
Mit Infineons XENSIV™ radarbasierten hochpräzisen Präsenzdetektionslösungen können intelligente Geräte erkennen, ob sich eine Person im Raum befindet, und visuell mit dieser Person interagieren. Mit einer hochauflösenden Detektionsfähigkeit von bis zu 2,5 cm kann es die horizontale und vertikale Geschwindigkeit, Reichweite und den Winkel messen, um eine genaue Positionskarte und 3D-Verfolgung zu ermöglichen.
Es gibt eine Vielzahl potenzieller Anwendungen für diese Systemlösung, wie z. B. In-Cabin-Sensing eines Autos, intelligente Beleuchtung (für den Innenbereich/als Ersatz für PIR), Leselampen, Display-Wände oder Spiegel, Laptops, Abwassersysteme, Belegung von Konferenzräumen, Toiletten-/Badezimmerbelegung, Fernseher, Sicherheit/Überwachung, automatische Toilettensitzabdeckung, Parkplatzdetektion und viele mehr.
Um von diesem vielversprechenden Markt zu profitieren, haben Arrow Electronics und Jorjin Technologies, ein in Taiwan ansässiges Unternehmen, das im Bereich AR und IoT aktiv ist, eine Kooperation im Bereich der mmWave-Radartechnologie vereinbart. Jorjin Technologies verfügt über 10 Jahre Erfahrung in der Entwicklung drahtloser Module und möchte sein bestehendes Sensorportfolio mit mmWave-Radartechnologie ergänzen.
Bis Mitte 2020 wird Jorjin Technologies MM5D91-00 ein integriertes mmWave-Radarsensormodul basierend auf Infineons XENSIV™ 60 GHz Radarchip auf den Markt bringen. Das Modul, das auch ein Prozessorsystem basierend auf dem ARM Cortex-M4F, eine 1Tx/3Rx-Antenne und einen On-Board-Regler integriert, kombiniert die dreifachen Vorteile von kleiner Größe (20 x 15 x 2,3 mm), hoher Auflösung und niedrigem Stromverbrauch. Es wird einen starken Beitrag zur Verbreitung der mmWave-Radartechnologie in neuen Bereichen wie Smart Home, Sicherheit und Gestenerkennung leisten.
Um die Infineons Lösungen für mmWave-Radartechnologie zu fördern, hat Arrow Electronics an verschiedenen von Infineon organisierten Aktivitäten und Seminaren teilgenommen und mit zahlreichen IDH-Unternehmen (Independent Design House) zusammengearbeitet, um intelligente Toilettensitze, intelligente Zugangskontrollen, intelligente Parkplatzerkennungen, unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), Radarantennen, intelligente Laternenpfähle und andere Anwendungen zu entwickeln. Dazu gehören unter anderem Entro, Sensortech, KingCity und Lexiwave, mit erheblichen Erfolgen.
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