電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）隨著智能家居技術(shù)的發(fā)展，人體存在傳感器已經(jīng)成為其中必不可少的組件，甚至可以認(rèn)為是目前智能家居系統(tǒng)中最重要的傳感器。相比門磁傳感器而言，人體存在傳感器讓智能家居能夠更主動(dòng)地進(jìn)行人機(jī)交互。
在智能家居體系中，人體存在傳感器的主要作用是被當(dāng)作感應(yīng)開關(guān)來使用，通過檢測(cè)人體來設(shè)定智能家居的開關(guān)。比如與燈光結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)人來燈開，人離關(guān)燈的效果。
當(dāng)前大多數(shù)人體存在傳感器使用的方案為紅外熱釋電傳感器，將空間切割成多個(gè)小區(qū)域，當(dāng)人體等熱能源經(jīng)過這些區(qū)域后，便會(huì)反饋一個(gè)信號(hào)，進(jìn)而控制智能設(shè)備的開關(guān)。
但這種紅外人體傳感器有著明顯的缺點(diǎn)。由于紅外傳感的共性，主要依靠熱成像來感知物體，分辨率也較低，一旦環(huán)境中紅外線源過多，設(shè)備很容易出現(xiàn)誤判。除了熱源以外，包括光源、射頻輻射、熱氣流等，都會(huì)對(duì)紅外傳感器帶來干擾。
同時(shí)，人體的紅外輻射很容易被遮擋，一旦在紅外人體存在傳感器附近有遮擋物，便會(huì)極大地影響其靈敏性。另外，如果當(dāng)前環(huán)境溫度與人體溫度接近時(shí)，也會(huì)造成探測(cè)和靈敏度的下降。還有如人在范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間靜止不動(dòng)時(shí)，也會(huì)因?yàn)榧t外輻射較少而失靈。
即便如此，市場(chǎng)中幾乎有90%以上的方案仍然采用紅外傳感，最大的原因在于成本足夠低廉，大多幾十元就能買到，部署成本也不高，同時(shí)被動(dòng)探測(cè)時(shí)，用電量極小，能夠使用紐扣電池實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間供電。
如果想要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)地檢測(cè)，則需要人體存在傳感器使用到微波或者毫米波技術(shù)，可以對(duì)人體微小的動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)。此前筆者曾拜訪過一家專注于毫米波檢測(cè)的企業(yè)，其產(chǎn)品用在睡眠檢測(cè)，通過毫米波技術(shù)甚至能夠檢測(cè)到用戶睡覺時(shí)身體輕微的起伏。
不過之前這種傳感器成本較高，需要上千元，并且是主動(dòng)檢測(cè)，功耗相對(duì)較大，必須要常供電的方式。
從技術(shù)原理上來看，毫米波的人體存在傳感器與人體紅外傳感器有一定區(qū)別，毫米波人在傳感器是通過對(duì)外界一定時(shí)間持續(xù)偵測(cè)來判斷人員是經(jīng)過還是停留，如果同時(shí)進(jìn)入和離開，甚至能夠判斷從左側(cè)還是右側(cè)方向。
排除價(jià)格以及功耗的問題外，毫米波人體存在傳感器幾乎可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前對(duì)人體檢測(cè)的所有功能，也能聯(lián)動(dòng)智能家居完成更多精細(xì)的操作。比如通過感知人體的呼吸強(qiáng)度后自動(dòng)調(diào)整空調(diào)氣溫，或者更精確地進(jìn)行智能燈光跟隨等。
不過毫米波人體存在傳感器除了必須接電使用外，在面對(duì)出風(fēng)口、流水等造成的干擾依然無法識(shí)別，加上當(dāng)前仍然較為高昂的價(jià)格，需要斟酌使用。
除了使用紅外以及毫米波技術(shù)外，還有廠商使用UWB人體存在傳感器，比如一家挪威的NOVELDA公司便專注于UWB技術(shù)。目前已經(jīng)推出了一款UWB SoC，面積為12*12mm，可以通過探測(cè)人體靜坐時(shí)微小、難以察覺的動(dòng)作來感知人類的存在，比如呼吸，或者微小的移動(dòng)。
相比毫米波而言，UWB具有高速的傳輸速率以及更好的穿透性，甚至可以穿透一些非金屬障礙物。并且UWB技術(shù)是發(fā)射機(jī)發(fā)射持續(xù)時(shí)間極短的脈沖信號(hào)，而收發(fā)機(jī)的重頻周期較長(zhǎng)，因此單位時(shí)間內(nèi)消耗的功耗極低。
據(jù)NOVELDA介紹，該公司的UWB傳感器獲得了2021年最佳傳感器技術(shù)獎(jiǎng)，是目前市面中頂級(jí)的脈沖雷達(dá)傳感器，能夠探測(cè)到10米以外人的呼吸，并且功耗低于2mW，同時(shí)還有高達(dá)180度視場(chǎng)（FOV）的精確探測(cè)區(qū)域。
雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但目前UWB人體傳感器的開發(fā)難度并不小，例如針對(duì)復(fù)雜環(huán)境的干擾，強(qiáng)反射雜波干擾對(duì)雷達(dá)回波的信噪比影響也非常重要，普通信號(hào)處理方法很難將其去除，從而讓UWB造成誤判或者漏判。
從目前的市場(chǎng)發(fā)展來看，由于其低廉的價(jià)格，長(zhǎng)時(shí)間下紅外人在傳感器可能仍然會(huì)是主流，但UWB與毫米波的發(fā)展不容小覷。隨著人體存在傳感器的普及率增加，不僅能夠讓家居更智能，同時(shí)也能更節(jié)能。
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