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Gravity:数字 10.525GHz 微波传感器(运动检测)







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。
