Ocean’sEleven（《十一羅漢》）和MissionImpossible（《碟中諜》）等好萊塢動作片中展示了許多巧妙方法，用于檢測不懷好意的入侵者。身手不凡的黑衣襲擊者亮相大熒幕，通過智取戰(zhàn)勝了壓力墊、激光場、熱感攝像機以及其他棘手的設(shè)備。現(xiàn)實生活中，在無數(shù)的家庭和辦公室，通常認為房間角落里“不斷眨眼”的無源紅外傳感器就足以阻止投機取巧的入室竊賊。

屋主和安防公司認為PIR是最適合家庭應(yīng)用的入侵者檢測技術(shù)：經(jīng)濟、可靠、可調(diào)節(jié)以去除假警報，PIR是目前首選的人員檢測技術(shù)。

一直的最愛

PIR制造商已改良其傳感器，克服了紅外傳感技術(shù)的已知弱點。傳感器依賴目標與背景的溫差，并且還需要目標移動才能檢測到其存在。為了將這些影響降到最低，PanasonicMP系列中的傳感器（例如AMN11112）集成了四個感受器來精確檢測幅度很小的運動。這些感受器對小幅溫差也很敏感，即使在環(huán)境溫度接近人體體溫的炎熱氣候下也可確保準確檢測。

Panasonic還對其感受器進行微型化處理，確保通過配有小透鏡的小型裝置來實現(xiàn)高靈敏度和準確度。內(nèi)置放大器、無源元件、光學濾波器及電磁屏蔽的高度集成（圖1），可簡化設(shè)計并提升可靠性。不斷的改良確保了PIR傳感器一直是安防系統(tǒng)設(shè)計師的最愛。

智能建筑要求更多

雖然智能家居時代已經(jīng)來臨，但人們更期望PIR這類傳感器不僅可支持入侵者檢測，還能通過監(jiān)控房間使用情況來實現(xiàn)自動化照明、加熱和其他服務(wù)。PIR感應(yīng)的部分已知特征在此背景下成為弱點。由于傳感器依靠檢測所觀測的熱場景中的變化，目標必須移動才能被檢測到。這在安防系統(tǒng)中是可以接受的，因為可以設(shè)想入侵者在進入房間后可能在其中四處移動。另一方面，屋主及其客人可能在房間內(nèi)長時間坐著不動，例如在交談或觀看電影。系統(tǒng)不應(yīng)錯誤地確定房間未被占用，并開始關(guān)閉照明或加熱等服務(wù)。

此外，未來的智能家居服務(wù)可能依賴收集有關(guān)占用者的更詳細信息，例如其在房間內(nèi)的具體位置。這讓系統(tǒng)可以自動優(yōu)化局部區(qū)域（例如辦公桌或廚房工作臺面）的照明，同時調(diào)暗房間其余部分的照明，以達到最佳能效。

鑒于目前老齡化人群晚年試圖在自己家中安全獨立地生活，更智能的人員感應(yīng)也有助于提供輔助生活服務(wù)。年輕的親戚通常無法擔任全職看護者，而專業(yè)護理又過于昂貴。自動監(jiān)控可以檢測老年屋主是否需要協(xié)助，以便于快速提醒看護者或提供緊急服務(wù)。

目前的PIR傳感器雖經(jīng)過了充分改良，但仍無法捕捉驅(qū)動這類服務(wù)所需的大量信息?，F(xiàn)在出現(xiàn)了大量替代感應(yīng)技術(shù)。例如，基于視頻的感應(yīng)可用于讓看護者定期檢查老人在家是否安全，或確定房間內(nèi)人員的具體位置。出于隱私原因，室內(nèi)視頻監(jiān)控并非可取的解決方案?；蛟S可以考慮部分監(jiān)控，或者在分析后丟棄視頻，但屋主通常仍會感覺不舒服。

單芯片雷達解決方案

近年來，基于雷達的感應(yīng)技術(shù)已開始進入消費者相關(guān)市場。其中一個示例是汽車駕駛員輔助系統(tǒng)，例如防撞。在不要求許可的24GHzISM頻率范圍內(nèi)工作的低功耗雷達發(fā)射器，目前在智能家居/智能建筑市場上能夠以可接受的價格購買到。其檢測在場狀況的原理是監(jiān)控反射的無線電波，并通過對傳輸回程計時來測量距離，這一概念大概最早在20世紀初形成。

InfineonBGT24MTR11等24GHz雷達收發(fā)器IC可用于打造適合室內(nèi)人員檢測的低功耗傳感器。雷達技術(shù)可實現(xiàn)多種高級功能，例如檢測不移動的人員、確定人員的具體位置以及感應(yīng)任何運動的方向。作為在家庭環(huán)境中使用雷達技術(shù)的另一項優(yōu)勢，不需要在發(fā)射器和傳感器與目標之間存在暢通無阻的視線，因此發(fā)射器和傳感器可放在不顯眼的位置。這個位置可以是吊頂板材等輕質(zhì)建筑材料后面，因此允許將傳感器置于視線范圍外。

BGT24MTR11在一個器件中集成了檢測人員以及運動速度和方向所需的一個傳輸通道和一個接收通道，只需少數(shù)電容器就能構(gòu)成完整運算電路。這不僅可以節(jié)省電路板空間，還消除了RF匹配難題。如果要求系統(tǒng)感應(yīng)人員的位置，則需要使用兩個接收器。BGT24MTR12集成了兩個接收通道和一個發(fā)射器，最適合此用途。

專為低功耗工作而設(shè)計

BGT24MTR11的最大RF輸出功率為15dBm，可安全地用于ISM頻帶。在連續(xù)模式下且發(fā)射功率最高時，IC總功耗為528mW，也可通過應(yīng)用在兩次測量之間關(guān)閉芯片電源的工作循環(huán)方案來大幅降低。根據(jù)目標慢速移動時檢測多普勒頻移所需的測量時間，每0.5秒僅需啟動IC10毫秒就能測得高達25km/h的目標速度，分辨率約為±1km/h。這對典型室內(nèi)感應(yīng)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠了，并可將功耗降低至每個周期僅12mW。

圖2顯示了雷達IC如何與InfineonXMC4500微控制器結(jié)合使用，該微控制器可通過SPI端口對BGT24MTR11寄存器編程、通過其片載DAC監(jiān)控VCO頻率并控制VCO調(diào)諧電壓，以及控制在兩個測量周期之間負責關(guān)閉BGT24MTR11電源的負載開關(guān)。如框圖所示，完成該設(shè)計只需要使用少量的關(guān)鍵元件。

結(jié)論

隨著智能建筑變革步伐的加快，新應(yīng)用和服務(wù)將需要更多描述居家和建筑內(nèi)所發(fā)生活動的詳細信息。要在不損害隱私的情況下捕獲這些信息，就需要增強的人員感應(yīng)技術(shù)。24GHzISM頻帶的雷達感應(yīng)技術(shù)安全、獨立，現(xiàn)在通過利用能顯著簡化系統(tǒng)設(shè)計的最新單芯片收發(fā)器，可比以往更輕松地實現(xiàn)。事實證明，節(jié)能技術(shù)讓設(shè)計師能夠為室內(nèi)應(yīng)用打造平均功率僅10mW的低維護傳感器。