福建 切换城市

请选择您所在的城市:

    热门
    城市

    智头条

    发布投稿

    关注微信

    客服热线

    0571-28221460

    毫米波技术入局智能家居,是大材小用还是技术革命?

    2022-04-07 16:46:01

    来源:智哪儿   作者:智哪儿

    阅读:4408

    评论:0

    [摘要] 毫米波雷达对于智能家居的核心价值,就是让系统主动服务成为现实。

    作者:牧之

    编辑:小沐

    出品:智哪儿 zhinaer.cn


    华为推出的毫米波AI超感传感器,让很多人第一次认识到了这项通信技术在智能家居领域的潜力——尽管这并不是首创。本文,我们着重讲解下毫米波的原理,以及它对智能家居场景可能带来的技术变革。


    通信领域,长远来看应该是毫米波主导的。不谈自动驾驶和智能家居,我们经常念叨的5G,它的终极形态应该就是毫米波通讯。目前5G被分为Sub-6G和毫米波两种,而全世界只有美国在推动基于毫米波的5G建设(因为厘米波被军方占用)。

    随着5G的发展,毫米波基建会逐步启动,带来真正意义上的通信变革。这个,应该是与每个人的生活,关系最密切的毫米波应用。当然,在这之前,自动驾驶也好,智能家居也罢,已经成为毫米波施展拳脚的重地。


    1
    毫米波究竟是个啥?


    一般认为,频段介于30~300GHz,波长在1~10毫米之间的电磁波,被称作毫米波。它正好介于微波和远红外光波之间。这个区域,是一个亟待被挖掘的地带,因为它是一片净土,几乎不存在其他信号的干扰。

    在通信领域,毫米波最大的优势是带宽大,翻译成用户的语言,那就是网速快。注意,这里说的快,一般是指下载速度大。当然,由于毫米波通信技术,同时还具备指向性强和传输距离短等特点,也就造就了它低延迟的优势。这是通信意义上的「快」。

    可以理解为,毫米波相当于是建了一条限速高、车道多的新型高速公路,既不容易发生拥挤,又能充分保障信息的通行效率。只不过,真正的毫米波通信,其基建成本十分烧钱。

    那么在感知领域呢?为什么要用毫米波?

    想想汽车的ADAS功能,为什么都是基于毫米波雷达构建的。很显然,毫米波非常用来适合对环境感知要求较高的场景。这是因为毫米波的三大特性:

    1、毫米波的探测能力强。由于带宽大、频谱广,其频率资源丰富,可以有效排除干扰,不受杂乱回波的影响。因为对于雷达来说,频率的扫描带宽决定了对于目标的测量分辨率。这个很好理解。此外,毫米波的波束窄,能分辨相距更近的小目标,对于细节的捕捉更好一些。

    2、毫米波相较于红外和激光,其穿透性更强。比如降雨、沙尘和烟雾等,毫米波的可靠性更好。当然,只是相对来说,比如降雨,其实会严重干扰毫米波的通信距离,因为5G领域毫米波的大气干扰是个很热门的课题。但在室内领域,毫米波的这些优势,就非常明显了。

    3、毫米波频段的频率非常干净,没有其他频段干扰,因为数据传输质量很高。所以自动驾驶这样的对于安全冗余要求很高的场景,也采用了毫米波技术。

    还有一个特点,也是毫米波能作为感知硬件的要素,那就是它的设备可以做到小型化和隐蔽性。当然,在智能家居领域,现有的超声波和红外线感知,也具有小型化的特点。但是论隐蔽性,非毫米波米莫属。

    华为的毫米波传感器,在官方PPT上为了演示,被画成了一个类似于烟雾报警器的装置,安装在屋顶。其实,对于重视美观性的家居场景,毫米波雷达完全可以做到隐蔽。毕竟你的头顶上老是悬着一个装置,可能会有种自己的生活被监视的感觉。


    2
    对于智能家居的杀手级作用

    在智能家居场景,毫米波的作用整体来说,就是一个:存在感知。当然,超声波和红外也可以做到,但不够精准。主要是因为,这两种技术的干扰因素太多。

    在烟雾、温度、强光的抗干扰性能上,只有毫米波完全胜任。在被探测物体的识别上,毫米波也是远远领先的。除了一点,那就是如果物体材质偏软,毫米波由于具有穿透性,识别精度会受影响。

    最为显著的差别在于,毫米波捕获的信息量大。超声波和红外线只能判断物体的存在和距离,但毫米波还可以判断物体的速度、运动方向。这里要补充一点:红外线是无法判断静止物体的,它只能识别动态物体。

    我们顺便讲下毫米波感知的原理。它主要依靠三方面的算法来捕获物体信息:一是TOF飞行时间,这个很好理解,用来判断距离的;二是根据多普勒效应,通过回波的频率变化来判断相对速度;三是测量方位角,可以通过两个并列天线的回波相位差,来得出方位信息。

    在智能家居场景中,毫米波的运用简单来说能实现三大功能:一是人体的存在与否,判断房间里有没有人;二是人体的运动信息,速度和方位;三是人体的姿态,是坐着还是站着还是躺着。

    这对于以人为本的智能家居,应该是画龙点睛之笔。而且,应用场景非常丰富。随便举个例子:通过人体姿态的判断,可以在用户从站立到躺下后,关闭客厅的灯光。又或者,从躺下到站立,自动开启卧室的灯光等。

    其实,毫米波的潜力远不止于此。由于波长短,这意味它的精度很高。比如频率为60或77GHz的毫米波雷达(对应波长在4毫米范围内),就能够检测出短至小于1mm的移动。因为,毫米波雷达可以精确判断人体的微动,来推测人的动作状态,甚至心理状态。

    我们再进一步科普下:毫米波其实还可以测量人的呼吸、心跳和体温等生命特征。由此来判断用户的睡眠质量和健康状况。对于家中有小孩、老人或者慢性病人的场景,非常实用。至于是如何测量生命体征的,原理比较复杂,我们暂不赘述。


    3
    大材小用还是技术革命?

    按照余承东的说法,毫米波是自动驾驶技术「降维」至智能家居。这么说有些过分了。毫米波固然神奇,但也不是什么神仙技术。在自动驾驶领域,激光雷达才算是有资格降维的。

    但说实话,智能家居场景中,毫米波的运用确实是非常稀少的。关键是,它确实能带来一些实质性的体验升级。各种场景数不胜数:

    调解光源对于一个家庭中不同用户的影响

    吹空调时可以避免直吹

    洗澡或上厕所时,根据姿态来决定是否开启暖风或排气扇

    老人不慎跌倒时,准确告知家属

    小孩蹬掉了被子,及时通知父母

    宠物狗从笼子里跑了出来

    孩子不上网课偷偷摸摸玩手机

    等等等


    你可能会说,以上很多场景,通过智能摄像头不就可以解决吗?前提是,你得安装很多个摄像头,而且摄像头必须得有高超的识别算法。当然,重点还是隐私问题。很多人不想有个摄像头对着自己,监控生活。

    摄像头一盖,证据就缺失了。但是毫米波雷达不一样,它可以隐藏在吊顶中这可能是毫米波雷达相较于摄像头,一个明显的优势。那就是隐私的保护。当然,也不要抬杠,摄像头本来就是监控用途,该监控的地方还是要监控的。

    整体来说,毫米波雷达对于智能家居的核心价值,就是让系统主动服务成为现实。而且这个过程是无感的,非指令式的。它可以让智能家居,真正的主动服务用户,而不是依赖于各种联动逻辑来被动服务用户。

    所以我们说它是智能家居的一个画龙点睛之笔。目前来看,从性能和成本方面考虑,貌似没有比毫米波雷达更适合的感知硬件,所以智能家居很需要它。



    结语

    不仅家庭场景,酒店、写字楼、养老院等场景,也都需要毫米波雷达的加持,来实现场景的主动化服务。智能家居有一点跟自动驾驶是相通的,那就是感知是第一位的。如果你采集不到用户的行为特征,谈何主动服务呢?

    没有主动服务的智能家居,不就是家庭自动化吗?



    (智哪儿zhinaer.cn原创文章,转载请获取授权并注明来源)


    人已打赏

        ×

        打赏支持

        打赏金额
        • 1元
        • 2元
        • 5元
        • 10元
        • 20元
        • 50元

        选择支付方式:

        打赏记录
        ×

        精彩评论文明上网理性发言,请遵守评论服务协议

        共0条评论
        加载更多
        智哪儿

        智哪儿

        2581文章
        8627.6292万总阅读