24GHz毫米波传感器 - 人体跌倒检测传感器（MR24FDB1）

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简介

毫米波雷达跌倒检测模块是一款自给自足、保护隐私的24GHz毫米波安全模块。该模块采用增强的英飞凌多普勒雷达和标准算法，是老年人健康护理、智能家居和危险报警等个体应用的理想解决方案。

应用领域

• 跌倒检测
• 智能家居
• 健康护理

特点

• 可靠技术：采用英飞凌毫米波调频连续波（FMCW）工业雷达

• 启用原理：应用多普勒雷达技术，配备24GHz近距传感器（NDS）

• 标准算法：在自适应环境中区分占用/未占用状态，识别人类活动

• 单一跌倒检测：在20平方米区域内，同时、隐私保护、无线、无需穿戴设备地检测疑似跌倒/快速跌倒/异常长时间停留的情况

• 完美的隐私保护：提供无需身份识别的监控能力

• 灵活的安装位置：无论遮挡物如何，都能正常工作

• 无害工作状态：输出10 dBm无害能量功率

• 高精度：减少非生物物体的干扰，输出结果准确度超过95%

• 高鲁棒性：能在包含不同温度、湿度、噪音、气流、灰尘、光线等复杂环境中保持正常工作。

• 高性能天线：在扇形波束模式（水平90°/垂直60°）中能够感知到微小的动作。

• 测量距离：

  • 动作感知最大距离：可达12米
  • 微动作感知最大距离：可达5米
  • 人体感知最大距离：可达3米

• 检测时间：

  • 未占用状态到占用状态：0.5秒内
  • 占用状态到未占用状态：超过1分钟

• 可定制雷达：支持雷达参数、协议、天线、功能的二次开发

硬件概述

1. S1输出：高电平表示占用状态，低电平表示未占用状态。
2. S2输出：高电平表示活动状态，低电平表示静止状态。
3. GP1至GP4是参数选择控制，可以根据用户要求进行重新定义。
4. 该接口的输出信号均为3.3V电平。

警告

该产品的功耗为500mW，不适合长期供电。

特性

入门指南

Arduino库概述

提示

如果您是第一次使用Arduino，我们强烈建议您参考Arduino入门指南。

示例中使用的库代码可以通过点击下面的图标进行下载。

在我们开始开发草图之前，让我们先了解一下库中可用的函数。

• void recvRadarBytes() —— 这个函数获取雷达返回的当前帧的长度。根据这个长度，帧被存储在一个数组中。 输入参数： 无 返回值： 无

• void Bodysign_judgment(byte inf[], float Move_min, float Move_max) —— 雷达返回的数据包含大量的物理数据。用户可以根据函数提供的符号数据和解码算法，灵活地调整检测到的运动信息。判断的内容将通过串口输出。 输入参数：

  • byte inf[] —— 雷达发送的数据帧。

  • float Move_min —— 用于确定用户处于静止或未占用状态的阈值。

  • float Move_max —— 用于确定用户处于静止状态或有人处于活动状态的阈值。

    返回值： 无 关于符号参数的描述：理论上，符号参数的计算值范围从 0 到 100。当计算值为 0 时，表示在周围环境中 未检测到人。当计算值为 1 时，表示检测到环境被占用并处于 静止状态。计算值为 2 到 100 表示检测到周围环境被占用且 处于活动状态。

• void Situation_judgment(byte inf[]) —— 这个函数根据雷达内部的算法检测人体是否接近或远离雷达所在位置，并确定人体的移动情况。这些信息将通过串口输出。 输入参数：

  • byte inf[] —— 雷达发送的数据帧。

    返回值： 无

• void Fall_inf(byte inf[]) —— 这个函数完成雷达返回的跌倒检测信息的解码，并通过串口打印雷达检测的结果。 输入参数：

  • byte inf[] —— 雷达发送的数据帧。

    返回值： 无

• unsigned short int us_CalculateCrc16(unsigned char *lpuc_Frame, unsigned short int lus_Len) —— 这个函数用于生成CRC16校验和。 输入参数：

  • unsigned char *lpuc_Frame —— 您想要发送给雷达的数据帧（不包括最后的2字节校验和帧）。

  • unsigned short int lus_Len —— 您想要发送给雷达的数据帧的长度。

    返回值： 2字节整数类型的校验位。

• void SerialInit() —— 将雷达串口波特率设置为9600。如果是Seeeduino板，将软串口设置为RX: 2, TX: 3。 输入参数： 无 返回值： 无Installation

第一步。 你需要安装Arduino软件。

第二步。 启动Arduino应用程序。

第三步。 选择你的开发板型号并将其添加到Arduino IDE中。

• 如果你想在后续的步骤中使用Seeeduino V4.2，请参考这个教程来完成添加。
• 如果你想在后续的步骤中使用Seeeduino XIAO，请参考这个教程来完成添加。
• 如果你想在后续的步骤中使用XIAO RP2040，请参考这个教程来完成添加。
• 如果你想在后续的步骤中使用XIAO BLE，请参考这个教程来完成添加。

第四步。 安装Arduino代码库。

首先，从GitHub获取代码库，并将其下载到你的本地计算机上。

既然你已经下载了zip格式的库文件，打开你的Arduino IDE，点击Sketch（草图）> Include Library（包含库）> Add .ZIP Library（添加.ZIP库）。选择你刚刚下载的zip文件，如果库安装正确，你会在通知窗口中看到Library added to your libraries（库已添加到你的库中）。这意味着库已成功安装。

所需材料

在完成以下示例之前，您需要准备以下材料。

24GHz毫米波雷达传感器	Seeed XIAO BLE nRF52840感知板	2mm to 2.54mm Pitch Ribbon Cable

第一步。 通过主板将设备连接到计算机上。接线图如下表所示。

雷达传感器		主板
5V	-->	5V
GND	-->	GND
RX	-->	D6
TX	-->	D7

第二步。 在Arduino IDE左上角的菜单栏中，选择工具，然后选择你正在使用的开发板类型，并选择相应的串口。

提示

如果你使用的是MacOS，设备的串口名称通常会以/dev/cu.usbmodem xxx开头，后面跟着设备的名称。如果你使用的是Windows，设备的串口名称通常会以COM开头，后面也跟着设备的名称。

在这个例子中，我们将展示雷达如何与我们的热门产品XIAO BLE配合使用。

示例1：解码内置雷达算法数据以输出环境状态

雷达具有一套完整的内置算法，可以直接输出雷达判断得到的环境条件。本示例将描述如何通过代码将雷达检测到的环境条件直接通过串口打印出来。

本示例中的代码如下。

#include <falldetectionradar.h>

FallDetectionRadar radar;

void setup()
{
  radar.SerialInit();
  Serial.begin(9600);
  delay(1500);
  Serial.println("Readly");
}

void loop()
{
 radar.recvRadarBytes();                       //接收雷达数据并开始处理
 if (radar.newData == true) {                  //数据已被接收并传输至新的列表dataMsg[]中
    byte dataMsg[radar.dataLen+1] = {0x00};
    dataMsg[0] = 0x55;                         //将帧头作为数组的第一个元素添加进去
    for (byte n = 0; n < radar.dataLen; n++)dataMsg[n+1] = radar.Msg[n];  //逐帧传输
    radar.newData = false;                     //一套完整的数据帧已保存

    //雷达.显示数据(dataMsg);                 //串口打印出一组接收到的数据帧
    radar.Fall_inf(dataMsg);                  //睡眠信息输出
  }

}

在setup()代码中，我们打开了XIAO BLE上的串口和Serial1端口。串口用于数据打印，而Serial1则用于XIAO BLE与雷达之间的通信。根据雷达的波特率，我们将两个串口的波特率都设置为9600。当准备就绪时，串口监视器将打印出Ready。

radar.Situation_judgment(dataMsg);

当dataMsg列表完全获取后，它将被用作Situation_judgment()函数的参数，以完成环境监测数据的输出，并且输出结果将直接打印在串口监视器上。

上传程序。打开你的串口监视器，并将波特率设置为9600，应该可以看到结果。输出应该类似于下面的图像。

提示

如果打开串口监视器后没有看到数据，这可能是正常的。这部分雷达数据的获取依赖于雷达监测范围内人体运动的变化。只有当范围内的人的运动发生变化时，雷达才会发送数据，也只有在这种情况下数据才会被打印出来。

如果你想查看雷达返回了什么数据，你可以取消注释radar.ShowData(dataMsg);，这样将通过串口监视器输出接收到的完整数据帧。

Demo2 通过特征参数分析获取人体运动信息

雷达返回的大量数据中，物理数据信息占据了大多数。有时，过度依赖雷达自身的算法在某些场景下可能会得到不太满意的结果。这时，我们可以选择根据实际应用场景对雷达返回的信息进行适当调整。

以下是这个示例中的代码：

//Physical_Parameters_Example.ino

#include <sleepbreathingradar.h>

SleepBreathingRadar radar;

void setup()
{
  radar.SerialInit();
  Serial.begin(9600);
  delay(1500);
  Serial.println("Readly");
}

void loop()
{
 radar.recvRadarBytes();                       //接收雷达数据并开始处理
 if (radar.newData == true) {                  //数据已接收并传输至新的列表 dataMsg[] 中
    byte dataMsg[radar.dataLen+1] = {0x00};
    dataMsg[0] = 0x55;                         //将头帧作为数组的第一个元素添加
    for (byte n = 0; n < radar.dataLen; n++)dataMsg[n+1] = radar.Msg[n];  //逐帧传输
    radar.newData = false;                     //一套完整的数据帧已保存

    //雷达.显示数据(dataMsg);                 //串口打印出一套接收到的数据帧
    radar.Bodysign_judgment(dataMsg, 1, 15); //使用符号参数输出人体运动信息
  }
}

radar.Bodysign_judgment(dataMsg, 1, 15);

一旦获得了 dataMsg 数组，我们可以将该数组的数据作为第一个参数传递给 Bodysign_judgment() 函数，该函数用于解析符号参数。

Bodysign_judgment() 函数的第二个和第三个参数分别是用于判断环境无人和人体静止状态的临界值，以及用于判断人体静止和运动状态的临界值。

(1, 15) 表示当身体符号的计算值小于 1 时，输出环境中无人；当身体符号值大于等于 1 且小于 15 时，输出当前环境有人处于静止状态；当身体符号值大于等于 35 时，输出环境中有人在移动。

上传程序。打开串口监视器并将波特率设置为 9600，应该可以看到结果。输出应该类似于下面的图片。

提示

输出数据帧后面的数值代表计算得到的符号值。

Demo 3 向雷达发送数据

雷达为我们提供了大量的接口，以便我们获取信息以及设置雷达的灵敏度或场景。这个程序将指导用户如何使用用户手册向雷达发送数据消息，以调整雷达的参数或获取所需的数据信息。

步骤 1. 根据所需的查询获取数据帧。

在资源区域下载用户手册，并在第8.2章中，找到你需要查询或设置的数据帧的内容，并整理它们。

在这个示例中，假设你想要查找雷达设备的ID，你应该能够获取所需的功能码、地址码1和地址码2。

步骤 2. 在Arduino IDE中打开示例代码。

这个示例中的代码如下：

//CRC_Checksum_Generation.ino

#include <sleepbreathingradar.h>

SleepBreathingRadar radar;
char buff[30];

void setup()
{
  radar.SerialInit();
  Serial.begin(9600);
  delay(1500);
  Serial.println("Readly");
}

void loop()
{
  //请根据数据手册填写您想要设置的数据帧（不包括2字节的校验帧）。
  unsigned char data[] = {0x55, 0x08, 0x00, 0x05, 0x01, 0x04, 0x03};

  unsigned int length = sizeof(data)/sizeof(unsigned char);
  unsigned char datas[length + 2];
  for (int n = 0; n < length; n++)datas[n] = data[n];
  unsigned short int crc_data = radar.us_CalculateCrc16(data, length);
  sprintf(buff, "The CRC16 values is: %04x", crc_data);
  Serial.println(buff);
  datas[length] = (crc_data & 0xff00) >> 8;
  datas[length+1] = crc_data & 0xff;
  Serial.print("The datas send to the radar: ");
  for (int n = 0; n < length + 2; n++){
    char buffsend[1];
    sprintf(buffsend, "0x%02x ", datas[n]);
    Serial.print(buffsend);
  }
  Serial.println();
  delay(6000);
}

步骤 3. 修改数据帧的内容以生成完整的发送给雷达的数据帧。

我们需要修改的是循环中的 data[] 数组。

//请根据数据手册填写你希望设置的数据帧（不包括2字节的校验帧）
unsigned char data[] = {0x55, 0x08, 0x00, 0x05, 0x01, 0x04, 0x03};

我们需要修改的地方是第二个元素，以及倒数第四个元素到最后一个元素。头帧 0x55 是固定的，不需要修改。第二个帧是长度帧，请根据你发送的数据的长度进行修改。第三个帧固定为 0x00。第四个帧是功能码，第五个帧是地址码 1，以此类推。

提示

关于长度帧的计算方法： 长度 = 数据长度 + 功能码 + 地址码 1 + 地址码 2 + 数据 + 校验和。（头帧不计入）

有关帧格式和规则的更多信息，请参阅用户手册的第8章。

上传程序。打开串口监视器并将波特率设置为 9600，应该可以看到结果。输出应该类似于下面的图片。

需要发送给雷达的完整数据将在串口监视器中显示。 **其他方式** 如果你不想使用任何主程序来生成完整的数据帧，你也可以将下面的代码粘贴到可以运行C程序的编辑器中。按照上面的步骤，并用你的帧的内容填充数组数据。

#include <stdio.h>
const unsigned char cuc_CRCHi[256]= {
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
  0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
};
const unsigned char  cuc_CRCLo[256]= {
  0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7,
  0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E,
  0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09, 0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9,
  0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC,
  0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
  0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32,
  0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D,
  0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A, 0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38,
  0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF,
  0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
  0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1,
  0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4,
  0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F, 0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB,
  0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA,
  0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
  0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0,
  0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97,
  0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C, 0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E,
  0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89,
  0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
  0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83,
  0x41, 0x81, 0x80, 0x40
};
static unsigned short int us_CalculateCrc16(unsigned char *lpuc_Frame, unsigned short int lus_Len){
  unsigned char luc_CRCHi = 0xFF;
  unsigned char luc_CRCLo = 0xFF;
  int li_Index=0;
  while(lus_Len--){
    li_Index = luc_CRCLo ^ *( lpuc_Frame++);
    luc_CRCLo = (unsigned char)( luc_CRCHi ^ cuc_CRCHi[li_Index]);
    luc_CRCHi = cuc_CRCLo[li_Index];
  }
  return (unsigned short int )(luc_CRCLo << 8 | luc_CRCHi);
}
int main() {
    //请根据数据手册填写你想要设置的数据帧（不包括2字节的校验帧）
    unsigned char data[] = {0x55, 0x07, 0x00, 0x01, 0x01, 0x01};
    unsigned short int crc_data = 0x0000;
    unsigned int length = sizeof(data)/sizeof(unsigned char);
    unsigned char datas[length + 2];
    for (int n = 0; n < length; n++)datas[n] = data[n];
    printf("The data frame length is: %d\n", length);
    crc_data = us_CalculateCrc16(data, length);
    datas[length] = (crc_data & 0xff00) >> 8;
    datas[length+1] = crc_data & 0xff;
    printf("The last two CRC check digits are: %04x\n", crc_data);
    printf("The datas send to the radar: ");
    for (int n = 0; n < length + 2; n++){
        printf("0x%02x ", datas[n]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

编辑器执行后，也可以输出需要发送给雷达的完整数据帧。

步骤 4. 向雷达发送数据帧。

通过一个UART转USB设备将雷达直接连接到电脑的USB端口。接线方式如下表所示。

Radar Sensor		Main Board
5V	-->	5V
GND	-->	GND
RX	-->	TX
TX	-->	RX

使用像串口调试助手这样的软件来选择雷达所在的串口。

警告

24GHz雷达需要5V电源供电，否则雷达可能无法正常工作。

成功连接后，您将看到雷达发送持续的消息流。

将在步骤3中获得的完整数据帧粘贴到软件的发送区域。然后点击发送。

您可以查找一个第三元素为0x03的数据集。这组数据是查询后获得的信息。如果您发送调整雷达参数的数据，它也会返回此类信息。

警告

如果您选择ASCII作为发送数据的格式，则每个数据集前都需要加上0x。如果您选择HEX，则每组数据前不需要加上0x。

故障排除

常见问题1：如何将代码应用到Seeeduino（或Arduino）上？

由于硬件设计的不同，XIAO系列或Wio Terminal的串口被命名为Serial1，而Seeeduino或Arduino则需要使用软件串口。如果您想在Seeeduino上使用雷达，您可以更改软件串口或使用引脚2（RX）和引脚3（TX）。

常见问题2：如果XIAO BLE和雷达长时间收集数据，无法上传代码，我应该怎么做？

此时，您可以用手指轻轻按下XIAO BLE顶部的复位按钮，以重新上传程序并运行。

资源

• [PDF] 睡眠呼吸雷达传感器数据手册
• [ZIP] 24GHz呼吸原理图
• [PDF] 用户手册
• [PPTX] Seeed毫米波传感器系列V2.0

技术支持与产品讨论

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