一、概述
毫米波雷达（mmWave Radar）是一种利用频率在 30GHz 到 300GHz 范围内的电磁波进行环境感知的传感技术。因其具备非接触、高分辨率、强穿透能力等特点，在室内定位领域具有显著优势。该技术广泛应用于智慧安防、智能家居、医疗监护、工业自动化等场景。
本技术文档旨在介绍毫米波雷达的工作原理、系统架构、定位方法以及相关技术指标，为研发和集成提供技术参考。
二、技术原理
1. 雷达工作流程
毫米波雷达的定位原理基于以下关键步骤：
-
信号发射（Tx） ：发射天线阵列产生频率调制连续波（FMCW）或脉冲波。
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目标反射（Target Reflection） ：电磁波遇到目标物体产生反射。
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信号接收（Rx） ：接收天线采集反射信号。
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数据处理：
- 距离测量：通过飞行时间（ToF）计算目标距离。
- 速度测量：通过多普勒频移估算目标速度。
- 角度估计：通过波束成形或MIMO技术实现角度到达（AoA）估计。
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空间定位：综合多通道信息，实现2D/3D定位与轨迹跟踪。
三、系统架构
┌───────────────────────────────────────┐
│ 毫米波雷达定位系统 │
├───────────────────────────────────────┤
│ 发射模块 ─→ 接收模块 ─→ ADC采样模块│
│ └────→ 数字信号处理器（DSP） │
│ │ │
│ ↘ FFT、滤波、解调 ↙ │
│ ↓ │
│ 目标检测、距离/速度/角度估计 │
│ ↓ │
│ 目标跟踪与坐标融合引擎 │
│ ↓ │
│ 输出定位数据（X, Y, Z）│
└───────────────────────────────────────┘
四、关键技术指标（参考TI IWR6843）
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 工作频率 | 60GHz / 77GHz |
| 带宽 | 高达 4GHz |
| 距离分辨率 | ~4cm |
| 最大探测距离 | 10–50m（取决于目标反射率） |
| 角度分辨率 | ~5°（取决于天线阵列） |
| 多目标跟踪能力 | 支持同时跟踪多达 20 个目标 |
| 输出频率（帧率） | 5–30 fps 可配置 |
五、定位方式
1. 静态定位（Presence Detection）
用于判断房间内是否有人存在，主要用于智能照明、节能控制。
2. 动态定位（People Tracking）
用于跟踪人移动路径，实现轨迹记录、行为识别、跌倒检测等功能。
3. 无感定位（Device-Free）
无需目标携带任何设备，适合隐私敏感环境，如养老院、浴室、医疗场所。
六、开发与应用建议
- 芯片选择：推荐使用 TI IWR6843、Infineon BGT60 系列。
- 开发工具链：TI mmWave SDK + CCS + MATLAB/Post-processing 工具。
- 部署建议：合理布置传感器位置，避免强金属遮挡，适当配置冗余冗余覆盖区域。
- 融合算法：可结合 UWB、IMU 或视觉系统提升稳定性与鲁棒性。
七、安全与隐私优势
- 不采集图像数据，天然保护用户隐私；
- 可穿透轻质材料，避免死角监控；
- 对环境光、烟雾、灰尘不敏感，全天候稳定运行。
