一文读懂毫米波雷达及辐射相关问题

作者:图灵视讯(深圳)有限公司 浏览: 发表时间:2024-08-13 10:42:22

因毫米波雷达技术具有隐私性强、探测性能稳定、可全天候工作等优势,毫米波雷达在智能家居、自动驾驶、安防监控及医疗健康等领域的应用日益广泛。然而,关于毫米波雷达及其是否对人体存在辐射影响的问题,一直是公众关注的焦点。本文将针对此问题,进行一些说明。


毫米波雷达指的是工作在毫米波波段的雷达。毫米波的波长范围是1-10mm、其对应的频率为 30-300GHz 。常用的毫米波雷达频段为24GHz、60GHz和77GHz这三个频段,其中24GHz的波长是1.25cm, 60GHz波长是5mm,77GHz的波长是3.9mm。频率高对应的波长短,其测量分辨率和精确度高。相较于24GHz毫米波雷达,60GHz毫米波雷达的出现在一定程度上解决了24GHz雷达带宽受限、精度不足等问题,更进一步地实现人员姿态检测、生命体征监测、分区轨迹追踪等功能场景。


毫米波雷达技术是一种利用毫米波进行探测和测距的技术,其工作原理是通过发射毫米波段的电磁波,并接收反射回来的波形,从而分析出被探测物体的位置、速度甚至是生理状态等信息。这一过程与自然界中蝙蝠或海豚利用超声波定位环境有异曲同工之妙,区别在于毫米波雷达使用的是电磁波,这使得它在复杂环境中也能有效工作,无需依赖特定介质。


图片来源:https://mp.weixin.qq.com/s/n8V5gK5Aq_f6Vct2L7xVTw


毫米波雷达能够探测到的范围,测距能力与很多因数有关。探测距离主要与发射功率、天线增益、天线波束角和物体反射截面积。通常发射功率越大,天线增益越高、天线波束角越窄以及物体反射截面积越大,雷达能够检测到的有效回波就越强,测量距离就越远。


毫米波雷达的探测精度取决于信噪比(衡量雷达接收信号质量的单位)。信噪比高不高,是衡量毫米波雷达的目标检测性能是否强大的根本参数。


毫米波雷达的测速是利用多普勒效应原理,当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射机频率;反之,当目标远离天线而去时,反射信号频率将低于发射机频率。


毫米波雷达的测速范围和目标运动方向有关,目标靠近雷达做径向运动,目标速度为负;目标远离雷达做径向运动,目标速度为正。



基于毫米波雷达传感器能够对心跳和呼吸频率进行持续和非接触式监测,并能够记录长期的生命体征数据,而无需用户一直关注它等特性。毫米波雷达传感器的生命体征监测能力应用具有诸多优势特征:


1.隐蔽


对于生命体征监测,雷达技术的优势在于它几乎不会影响患者。唯一的要求是用户与设备保持在一定距离内(通常在1.5米以内)。最好是用户的胸部朝向传感器,但这并不是强制性的。由于雷达可以透过非导电材料进行探测,因此人们可以穿任何类型的衣服或用薄毯子覆盖身体。


2.性能稳定


雷达传感器的功能几乎不受周围条件的影响。例如,无论房间里是完全黑暗还是非常明亮,或者是尘土飞扬、多雾还是潮湿的环境,它都能持续可靠地工作。因此,雷达传感器不会干扰人们的日常生活。得益于先进的信号处理,雷达传感器还可以区分人类和非人类目标,因此它可以忽略小宠物和其他杂乱信号的来源。


3.匿名


基于雷达传感器的设备仅分析其自身发出信号的修正回波,因此不依赖于任何外部信号。雷达不会收集任何个人数据(如图像、声音或视频)。基于雷达传感器的健康监测设备可以在家庭和私人空间中持续使用,而用户无需担心其隐私受到侵犯。


4.节能


全天候使用的雷达传感器仅需要几毫瓦的低功耗。此外,雷达传感器通常的辐射功率大约为10dBm或甚至更低。与5G智能手机相比,这是非常低的,后者的辐射功率通常约为20dBm。雷达传感器的辐射对人体没有不良影响。


针对毫米波雷达是否对人体产生辐射影响,根据辐射对物质的作用方式可分为电离辐射与非电离辐射两大类。电离辐射,以其高能量、强穿透力著称,常见于工业检测、医疗诊断与治疗等领域,长期暴露可能对人体健康构成威胁。相比之下,非电离辐射则显得温和许多,非电离辐射与电离辐射(如X射线、伽马射线)不同,它不会直接破坏DNA或细胞结构,因此对人体健康的潜在影响较小。它的能量不足以使原子或分子发生电离,日常生活中的可见光、红外线、紫外线、无线电波,以及毫米波雷达等均属此类,这类辐射在合理范围内对人体健康的影响微乎其微。因此,在正常使用情况下,这种辐射对人体的危害非常小,可以忽略不计。


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此外,毫米波雷达的辐射功率通常很低,且辐射能量在空间中分布广泛,不会形成集中的辐射源。因此,在正常使用条件下,毫米波雷达的辐射对人体不会造成明显的伤害。不仅如此,毫米波雷达传感器在设计和使用时通常会遵循一定的安全标准,例如,它们的发射功率会受到严格限制,以确保不会对人体造成不良影响。


图灵看护采用60GHz毫米波雷达,其短波长和高精度能够精确捕捉人体胸部短至小于1mm的微小运动。通过线性调频脉冲与FFT等先进信号处理技术,能够准确解析出心跳和呼吸引起的运动分量,进而计算出心率和呼吸频率。同时,毫米波雷达技术可实现远距离、高分辨率及强穿透监测,克服光线、遮挡等环境因素对监测效果的影响,在复杂环境中实现精准的运动感知和行为识别。此外,毫米波雷达具有不成像特性,不会像监护摄像头涉及隐私泄露的风险,从而提升了用户的接受度和使用舒适度,是生命体征监测与跌倒动作识别的优选方案。


自十余年前起,图灵看护研发团队便专注于毫米波雷达技术在医疗监测领域的应用。通过5年重大项目积累,与全国31个省市自治区超过1000家各级医疗机构建立紧密合作关系,积累了40余万例患者样本数据,以及100余万条监测服务数据。通过对6000万条精准数据片段的精细提炼,深度优化了雷达信号的解析算法,构建起一个涵盖近百万真实生命体征监测案例的数据模型库,并自主研发了国内领先的人工智能心率、呼吸、睡眠分析技术平台,该平台能够精准学习并识别人体心跳、呼吸等细微生命体征变化以及跌倒等风险行为模式,准确率99.7%。



针对婴幼儿看护场景,图灵看护与国内千余家医院及科研院校携手共建婴儿智慧看护研究中心,共同就婴幼儿呼吸、心率、睡眠等泛疾病筛查展开深度合作,旨在实现婴幼儿大病救助的早发现、早预防、早干预。通过共建智慧看护研究中心,图灵看护不仅创建了覆盖广泛的婴儿健康筛查临床数据库,还引入专业数据分析团队,对海量数据样本进行精细化分析,持续丰富数据库、案例库,并迭代算法模型,从而为家长提供更加个性化的照护建议。与带电极的标准心电图监测技术相比,图灵看护毫米波雷达智能看护设备在时间中位数精度上误差小于14毫秒,可以为家长和专业医务人员提供重要参考。


由于婴幼儿无法自我表达,其健康状况往往依赖于家长的细心观察。毫米波雷达的非接触式监测,可以帮助家长实时掌握婴儿的呼吸频率和心率。通过将图灵看护的毫米波雷达智能看护设备安装在婴儿床边,当监测到婴幼儿出现呼吸异常、心率不稳或窒息风险时,设备将立即触发警报,让家长能够迅速响应,采取及时措施。此外,基于毫米波雷达采集的体动频次、呼吸率以及在床时长等数据,可以生成更详细的睡眠质量报告,包括入睡时间、醒来时间、睡眠时长、深睡时长、浅睡时长等详细信息,帮助家长更好地了解婴幼儿的睡眠质量。



针对长者看护场景,图灵看护与各类养老服务机构紧密合作,从实际应用中积累关于老年人生活行为和健康状态的案例数据。研发团队利用先进的机器学习技术对海量案例进行深入分析,不断优化算法模型,使其能够更精准地识别老年人的健康风险与安全隐患。此外,图灵看护会定期收集机构评价与反馈,不断优化产品功能与服务质量,确保方案能够真正满足老年人的实际需求与期望。


面对老年人在养老过程中面临的空巢孤独、健康监测不足、跌倒风险高等问题,图灵看护创新性推出全场景智慧养老解决方案。通过将图灵看护毫米波雷达智能看护设备安装在老人卧室床边,毫米波雷达能实时监测老人的呼吸率、心率等生命体征变化,为个性化健康管理与医养服务提供早期诊断依据。在卫生间、浴室、厨房等高隐私场所,图灵看护毫米波雷达智能看护设备能够智能识别包括跌倒不起、离床不归、异常逗留徘徊等多种危险动作和行为。当监测到长者出现异常行为,设备会第一时间向家属、护理人员或养老服务机构推送报警,确保老人得到及时救助。目前,图灵看护全场景智慧养老解决方案已广泛应用于多家三级医院及康养机构。


未来,图灵看护将继续积极探索毫米波雷达技术在智能看护领域的融合应用,为更多家庭构建便利、美好的智慧生活体验,让科技的力量真正惠及每一个人。

一文读懂毫米波雷达及辐射相关问题
关于毫米波雷达及其是否对人体存在辐射影响的问题,一直是公众关注的焦点。针对这个问题,图灵看护将在本文进行说明。
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