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  • Gravity:数字 10.525GHz 微波传感器(运动检测)

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    介绍

    10.525GHz 微波运动传感器利用多普勒效应,通过微波来探测运动物体。这与普通的红外(IR)传感器的工作方式不同,因为微波对多种能够反射微波的物体敏感,并且其传感器读数不会受到环境温度的影响。

    这种类型的微波传感器被广泛应用于工业、交通和民用领域,例如:车辆速度测量、液位检测、自动门运动检测、自动清洗、生产线物料检测以及汽车倒车雷达等。

    微波检测方法相较于其他方法具有以下优势:

    • 非接触检测
    • 测量结果不受温度、湿度、噪声、空气、灰尘或光线影响 —— 适用于恶劣环境
    • 对射频干扰有很强的抵抗力
    • 输出功率低,对人体无害
    • 探测范围广,速度高
    • 支持非生命物体检测

    应用

    微波传感器可以与其他传感器配合使用,以提升测量精度。例如,它可以降低人体运动检测中的误报率,并在安防和安全工作中表现出色。

    技术规格

    工作电压: 5V ± 0.25V
    工作电流(连续波 CW): 最大 60mA,典型 37mA
    接口: Gravity 3针接口(数字)
    尺寸: 48.5 × 63mm

    发射参数

    • 探测距离: 2–16 米连续可调
    • 发射频率: 10.525 GHz
    • 精确频率设定: 3 MHz
    • 输出功率(最小值): 13dBm EIRP
    • 谐波发射: < -10dBm
    • 平均电流(5% 占空比): 典型 2mA
    • 脉冲宽度(最小): 5 微秒
    • 负载周期(最小): 1%

    接收参数

    • 灵敏度(10dB 信噪比): 3Hz – 80Hz
    • 带宽: -86dBm
    • 3Hz – 80Hz 带宽杂波: 10uV
    • 天线增益: 8dBi
    • 垂直 3dB 波束宽度: 36°
    • 水平 3dB 波束宽度: 72°

    板卡概述

    天线说明

    信号处理

    下图展示了该传感器模块的工作原理。它通过放大由微波传感器接收到的微弱信号,然后经过比较电路,将信号转换为方波信号,并以数字输出 0 或 1 的形式输出,从而便于 Arduino 或其他微控制器进行处理。

    信号检测范围

    检测角度:当天线处于水平方向(方位角)时,检测角度为 72°;在天线的垂直方向(俯仰角)上,检测角度为 36°。

    安装

    微波可以穿透墙壁。因此,当微波穿透外墙并检测到非目标区域的移动物体时,有时会产生不准确的情况。请务必选择合适的安装位置以避免这种情况!

    指示灯与输出状态

    当微波传感器未检测到运动物体时,指示 LED 保持熄灭状态。
    当传感器检测到运动物体时,LED 会点亮,输出电平从 HIGH 变为 LOW。大约 0.5 秒后,LED 会自动熄灭,输出电平从 LOW 变为 HIGH。
    如果传感器持续检测到运动物体,LED 将不断闪烁,输出电平将在 HIGH 和 LOW 之间来回波动,直到物体停止移动。

    距离调节

    微波传感器的检测距离范围为 2–16 米。可通过电位器调节检测距离。
    若电位器旋转至 MIN 方向,检测距离减小;若向相反方向旋转,检测范围则会增大。

  • 英国思克莱德大学:合成孔径雷达微多普勒提取

    原作者代码

    https://gitee.com/tekdf/Strathclyde-Radar-Challenge-2024

    研究团队

    • Finlay Rollo – 方法论、软件、演示
    • Thomas Wright – 设置、硬件、方法
    • Greta Zefi – 软件、理论

    SAR简介

    合成孔径雷达 (SAR) 利用平台运动来合成更长的天线,从而提高分辨率。

    全天候、昼夜成像能力

    应用于地球观测、基础设施监测以及国防安全。

    丹佛的合成孔径雷达图像。

    简介(续)

    微多普勒效应是指雷达目标的某些部分除了整体运动外,还具有随时间变化的速度。
    在合成孔径雷达 (SAR) 图像中表现为“成对回波”或幽灵目标。
    本项目旨在使用相位器套件从微型合成孔径雷达 (SAR) 系统中提取微多普勒信息。
    本项目旨在在实验室环境中便捷且经济地复现合成孔径雷达 (SAR),从而避免成本高昂的商业任务。

    为什么使用【X波段相控阵雷达】?

    • 经济高效的解决方案
    • 文档完善
    • 与 MATLAB 集成
    • 可在 X 波段运行

    方法

    • 运动
      • 2 米直线轴导轨,最高速度 0.45 米/秒
    • 波形
      • 1000 个单斜坡脉冲,PRI 为 2 毫秒。带宽 450 MHz
    • 微多普勒
      • 距离压缩后跨距离样本的频谱图

    演示和管道

    结果

    结果与节拍器的“地面真实值”吻合良好,记录的节拍器频率为 70 BPM 或 1.16 Hz。

    这相当于 0.86 秒的周期。

    由于非零速度导致目标振动,相应的方位角偏移。

    限制

    受每帧样本限制 – 尝试“停走”但失去了连贯性。异相项显著增加了杂波。

    室内环境 – 多路径

    铁路和雷达采集的同步问题

    结论

    • 成功利用X波段相控阵雷达套件搭建微型合成孔径雷达 (SAR) 系统。
    • 提取微多普勒效应,精度较高。
    • 下一步将改进方法,并使用更精确的地面实况数据和更先进的算法。