毫米波雷达+雷达点云处理+跌倒检测系统+跌倒检测

随着年龄增长，人体各项生理机能退化严重，老年人很容易发生跌倒，导致身体受到严重的伤害。近年来，随着国内人口老龄化越来越严重，主要针对老年人的跌倒检测系统正受到越来越多的关注。和常用的加速度传感器和视觉技术相比，基于毫米波雷达的跌倒检测系统具有非接触式，全天候工作和隐私友好等优点，正受到越来越多的关注。TI 的IWR6843 是业内第一款基于 RF-CMOS 工艺，将中射频电路，VCO，ADC，DSP 和硬件加速器集成在单颗芯片内的 60GHz 毫米波雷达 SoC，它具有集成度高，成本低，开发简单等优点，已经在智能建筑，智能工厂，交通监控，安防，液位检测等领域获得了广泛的应用。本文介绍了一种基于 IWR6843 芯片的毫米波雷达跌倒检测系统的设计和实现。它基于 TI 提供的IWR6843 三维人员统计的参考设计，采用了基于人员高度变化判断跌倒的高效算法，可以在室内环境中检测出人员的跌倒。测试结果表明这一系统具有检测范围广，准确度高，反应快速的特点，能广泛应用在浴室，卧室，养老院等场景的老年人跌掉检测。 毫米波雷达技术是一种利用频率在毫米级别的电磁波进行探测的技术，尤其在近年来，因其独特的优点在跌倒检测系统中得到了广泛应用。与传统的加速度传感器和视觉技术相比，毫米波雷达系统具备非接触式监测、全天候工作以及尊重个人隐私的优势。这种技术特别适合对老年人的跌倒情况进行实时监控，避免因跌倒引起的严重伤害。 TI的IWR6843是一款革命性的60GHz毫米波雷达SoC，它是基于RF-CMOS工艺，将中射频电路、压控振荡器（VCO）、模数转换器（ADC）、数字信号处理器（DSP）和硬件加速器集成在同一芯片上，实现了高集成度、低成本和简易的开发流程。由于这些特性，IWR6843不仅在智能建筑、智能工厂、交通监控和安防等领域有广泛应用，还成为跌倒检测系统的核心组件。 本应用笔记详细介绍了一种基于IWR6843的跌倒检测系统的实现方法。该系统借鉴了TI提供的IWR6843三维人员统计参考设计，通过分析人员高度变化来识别跌倒事件。在室内环境中，系统能有效检测到人员的跌倒情况，确保了广泛的检测范围、高精度和快速响应时间，特别适用于浴室、卧室和养老院等需要保护老年人安全的场所。 在系统设计中，关键在于对毫米波雷达回传的信号进行有效的处理。例如，短时傅立叶变换（STFT）、小波包分解（WVD）和经验模态分解（EMBD）等时频分析方法用于分析信号的时频分布，从而精确识别出跌倒动作的特征。IWR6843的天线波形配置（如图2所示）进一步优化了信号的发射和接收，增强了系统对微弱信号的捕获能力。 3D人员计数（如图3所示）是该系统的基础，通过分析雷达数据中的高度信息，可以同时追踪和计数多个人，并结合特定的算法判断人员是否发生跌倒。系统能够准确地识别出高度变化，当检测到异常的高度降低（如跌倒）时，会立即触发警报。 测试结果显示，该系统在跌倒检测方面表现出色，具有广域覆盖、高准确率和快速响应，为老年人提供了一道无形的安全屏障。总结来说，毫米波雷达技术，特别是TI的IWR6843 SoC，在跌倒检测系统中的应用，为应对人口老龄化带来的挑战提供了创新且有效的解决方案。