室内空间感知技术正经历从“单点检测”向“多维融合”的演进。传统传感器在复杂室内环境中各有局限:红外对静止目标“视而不见”,单一定位技术难以兼顾精度与微动感知。飞睿智能依托自研UWB与毫米波雷达技术,探索两种感知路径的融合应用,在室内场景中实现优势互补。
一、UWB定位与毫米波微动的技术互补
UWB技术通过纳秒级非正弦波窄脉冲传输数据,信号带宽超过500MHz,具有时间分辨率优势。基于飞行时间(ToF)、到达时间差(TDOA)等算法,UWB可实现厘米级定位精度,且对信道衰落不敏感,能在密集多径环境中保持稳定通信。其信号功率谱密度低,可有效减少对其他设备的干扰,适合室内复杂环境下的高精度定位需求。
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毫米波雷达则采用FMCW调频连续波工作模式,通过持续发射频率线性变化的电磁波对目标进行探测。飞睿智能24GHz毫米波雷达模组能够捕捉多普勒效应带来的频率变化,不仅可感知人体的走动、跑动等运动状态,还能精准识别翻书、呼吸等微动存在。即使人体处于静止状态,雷达仍可判断其存在,解决了传统红外传感器对静止目标“视而不见”的难题。
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两种技术在感知维度上形成天然互补:UWB提供精准的位置坐标,回答“目标在哪里”;毫米波雷达提供微动状态信息,回答“目标是否活着”以及“正在做什么”。前者适合轨迹跟踪与路径规划,后者适合存在检测与行为判断。
二、复杂多径环境下的底层算法创新
室内环境的多径反射、信号遮挡、电磁干扰等问题,对无线感知技术构成持续挑战。飞睿智能研发团队在底层算法层面进行多项优化,提升UWB模组在复杂场景下的测距稳健性。
在硬件设计层面,飞睿智能UWB芯片模组采用SIP系统级封装设计,将天线、射频前端、基带处理单元等关键部件集成于(最小)7×7mm的小型封装内。这种高集成度设计不仅缩小了硬件体积,还通过优化信号链路布局,提升了模组在复杂环境下的抗干扰能力。芯片基于22nm制程设计,通过算法优化硬件功耗,可适配纽扣电池供电设备,满足长时间运行需求。
在软件算法层面,飞睿智能融合TWR双向测距、AOA到达角等多种定位技术,并通过滤波算法进一步提高定位精度。针对多径干扰问题,算法能够识别并滤除反射信号带来的测距误差,优先采用直射路径数据进行位置解算。在自动跟随应用中,智能目标识别与追踪算法可快速识别目标物体,实时跟踪其运动轨迹,即使在目标快速移动或周围环境复杂的情况下,仍能保持稳定跟随效果。
毫米波雷达方面,飞睿智能采用一发两收的天线设计方案。单个发射天线负责信号发射,两个接收天线分别捕获回波信号。通过对比两个接收天线的信号差异,算法可实现对运动轨迹的实时跟踪,在多人共处的复杂环境中区分不同个体的运动状态。雷达信号处理算法对微多普勒特征进行提取分析,能够区分人体微动与环境干扰,降低误报率。
三、融合感知的应用价值
UWB与毫米波雷达的融合,可在室内场景中构建更完整的感知视图。UWB提供厘米级位置信息,用于设备跟随、人员定位、轨迹回放等场景;毫米波雷达补充存在检测、姿态识别、跌倒监测等能力。两者结合,可满足智能家居、智慧养老、工业物联网等领域对空间感知的多维度需求。
以智能家居场景为例,UWB可用于家庭成员的位置跟踪与设备指向性控制,毫米波雷达则负责房间内的人体存在检测与活动状态判断。当UWB定位显示用户进入客厅,毫米波雷达可进一步判断用户是坐下休息还是走动活动,据此调节灯光亮度与空调模式。在养老监护场景中,UWB定位可追踪老人的活动轨迹,毫米波雷达则可识别跌倒、长时间静止等异常状态,实现双重保障。
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飞睿智能团队拥有毫米波射频电路、多阵列天线设计、雷达算法、人工智能算法等研发能力。微波毫米波雷达产品涵盖5.8G、24G多个频段,UWB技术可实现厘米级高精度定位、穿透能力强、定位距离远、大规模组网、跨楼层复杂空间定位等特性。持续的底层技术积累,为两种感知技术的融合应用提供了基础支撑。
从单一传感器到多模态融合,室内空间感知正在向更精细、更可靠的方向演进。飞睿智能在UWB与毫米波雷达领域的双向布局,为这一演进提供了可落地的技术路径。
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