24GHz mmWave Sensor - Human Static Presence Module (MR24HPB1)

概要

Human Static Presence Radar Sensorは、24GHzで動作する自己完結型、プライバシー保護、安全なmmWaveモジュールです。強化されたInfineon Dopplerレーダーと標準アルゴリズムにより、このモジュールはスマートホーム、スマートホテル、危険警報などの個別アプリケーションに理想的なソリューションです。

アプリケーション

スマートホーム

特徴

信頼性の高い技術：Infineon mmWave FMCW産業用レーダー
有効化理論：24GHzで動作するNear Distance Sensor（NDS）を使用したDopplerレーダー技術を適用
標準アルゴリズム：自己適応環境において占有/非占有状態を区別し、人間の活動を識別
完全なプライバシー保護：識別なしで監視機能を提供
柔軟な設置場所：遮蔽物に関係なく適切に動作
無害な動作状態：10 dBmの無害なエネルギー出力
高精度：非生物オブジェクトの干渉を減少させ、出力結果は95%以上の精度を達成
高い堅牢性：異なる温度、湿度、ノイズ、気流、塵、光などを含む複雑な環境で適切な機能を維持
高性能アンテナ：水平90°/垂直60°のファンビームパターンで微細な動きも感知
測定距離：
- 動作感知最大距離：最大12メートル
- 微細動作感知最大距離：最大5メートル
- 身体感知最大距離：最大3メートル
検出時間：
- 非占有から占有状態：0.5秒以内
- 有人から無人状態：1分以上
カスタマイズ可能なレーダー：レーダーパラメータ、プロトコル、アンテナ、機能を含む二次開発をサポート

ハードウェア概要

S1出力：高レベル - 占有、低レベル - 非占有。
S2出力：高レベル - アクティブ、低レベル - 静止
GP1からGP4はパラメータ選択制御で、ユーザー要件に応じて再定義可能
このインターフェースの出力信号はすべて3.3Vレベル。

caution

製品の消費電力は500mWで、長期間の電源供給には適していません。

特性

はじめに

Arduinoライブラリ概要

tip

Arduinoを初めて使用する場合は、Getting Started with Arduinoを参照することを強くお勧めします。

この例で使用されるライブラリコードは、下のアイコンをクリックしてダウンロードできます。

スケッチの開発を始める前に、ライブラリの利用可能な関数を見てみましょう。

void recvRadarBytes() —— この関数は、レーダーから返される現在のフレームの長さを取得します。フレームはその長さに応じて配列に格納されます。 入力パラメータ: なし 戻り値: なし
void Bodysign_judgment(byte inf[], float Move_min, float Move_max) —— レーダーから返されるデータには大量の物理データが含まれています。ユーザーは、サインデータと関数が提供するデコードアルゴリズムに基づいて、検出された動作情報を柔軟に調整できます。判定の内容はシリアルポート経由で出力されます。 入力パラメータ:
- byte inf[] —— レーダーから送信されるデータフレーム。
- float Move_min —— ユーザーが静止状態または非占有状態にあることを判定する閾値。
- float Move_max —— ユーザーが静止状態または誰かが動いている状態にあることを判定する閾値。
  
  戻り値: なしサインパラメータの説明について：理論的には、サインパラメータの計算値は0から100の範囲です。計算値が0の場合、周囲の環境で誰も検出されていないことを意味します。計算値が1の場合、環境が占有されており静止状態にあることが検出されたことを意味します。計算値が2から100の場合、周囲が占有されておりアクティブであることが検出されたことを示します。
void Situation_judgment(byte inf[]) —— この関数は、レーダー内部のアルゴリズムに従って、人体がレーダーが設置されている場所に近づいているか遠ざかっているかを検出し、人体の動きを判定します。この情報はシリアルポート経由で出力されます。 入力パラメータ:
- byte inf[] —— レーダーから送信されるデータフレーム。
  
  戻り値: なし
void Fall_inf(byte inf[]) —— この関数は、レーダーから返される転倒検出情報のデコードを完了し、シリアルポート経由でレーダー検出の結果を出力します。 入力パラメータ:
- byte inf[] —— レーダーから送信されるデータフレーム。
  
  戻り値: なし
unsigned short int us_CalculateCrc16(unsigned char *lpuc_Frame, unsigned short int lus_Len) —— この関数はCRC16チェックサムを生成するために使用されます。 入力パラメータ:
- unsigned char *lpuc_Frame —— レーダーに送信したいデータフレーム（最終的な2バイトのチェックサムフレームは含まない）。
- unsigned short int lus_Len —— レーダーに送信したいデータフレームの長さ。

戻り値: 2バイト整数型チェックディジット。

戻り値: なし

void SerialInit() —— レーダーシリアルポートのボーレートを9600に設定します。Seeeduinoボードの場合、ソフトシリアルポートをRX: 2、TX: 3に設定します。 入力パラメータ: なし 戻り値: なし

インストール

ステップ1. Arduinoソフトウェアをインストールする必要があります。

ステップ2. Arduinoアプリケーションを起動します。

ステップ3. 開発ボードモデルを選択し、Arduino IDEに追加します。

後のルーチンでSeeeduino V4.2を使用したい場合は、このチュートリアルを参照して追加を完了してください。
後のルーチンでSeeeduino XIAOを使用したい場合は、このチュートリアルを参照して追加を完了してください。
後のルーチンでXIAO RP2040を使用したい場合は、このチュートリアルを参照して追加を完了してください。
後のルーチンでXIAO BLEを使用したい場合は、このチュートリアルを参照して追加を完了してください。

ステップ4. Arduinoコードライブラリをインストールします。

まずGitHubからコードベースを取得し、ローカルコンピュータにダウンロードします。

zipライブラリをダウンロードしたので、Arduino IDEを開き、Sketch > Include Library > Add .ZIP Libraryをクリックします。ダウンロードしたzipファイルを選択し、ライブラリが正しくインストールされると、通知ウィンドウにLibrary added to your librariesと表示されます。これはライブラリが正常にインストールされたことを意味します。

必要な材料

以下の例を完了する前に、以下の材料を準備する必要があります。



24GHz mmWave Radar Sensor	Seeed XIAO BLE nRF52840 Sense	2mmから2.54mmピッチリボンケーブル

ステップ1. メインボードを通してデバイスをコンピュータに接続します。配線図は以下の表に示されています。


Radar Sensor		Main Board
5V	-->	5V
GND	-->	GND
RX	-->	D6
TX	-->	D7

Step 2. Arduino IDEの左上のメニューバーで、toolを選択し、使用している開発ボードのタイプを選択して、対応するシリアルポートを選択します。

tip

MacOSを使用している場合、デバイスのシリアルポート名は多くの場合**/dev/cu.usbmodem xxxで始まり、デバイス名で終わります。Windowsを使用している場合、デバイスのシリアルポート名は多くの場合COM**で始まり、同様にデバイス名で終わります。

この例では、レーダーが人気製品のXIAO BLEとどのように動作するかを実演します。

Demo1 特徴パラメータ解析を使用した人間の動作の取得

レーダーから返される大量のデータの中で、物理データに関する情報が情報の大部分を占めています。時には、レーダー自体のアルゴリズムに過度に依存すると、一部のシナリオで満足のいく結果が得られない場合があります。その場合、レーダーから返される情報を使用して、実際のアプリケーションシナリオに応じて適切な調整を行うことを選択できます。

この例のコードは以下の通りです。

//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();                       //Receive radar data and start processing
 if (radar.newData == true) {                  //The data is received and transferred to the new list dataMsg[]
    byte dataMsg[radar.dataLen+1] = {0x00};
    dataMsg[0] = 0x55;                         //Add the header frame as the first element of the array
    for (byte n = 0; n < radar.dataLen; n++)dataMsg[n+1] = radar.Msg[n];  //Frame-by-frame transfer
    radar.newData = false;                     //A complete set of data frames is saved
    
    //radar.ShowData(dataMsg);                 //Serial port prints a set of received data frames
    radar.Bodysign_judgment(dataMsg, 1, 15); //Output of human movement using sign parameters
  }
}

radar.Bodysign_judgment(dataMsg, 1, 15);

dataMsg配列を取得したら、この配列のデータをBodysign_judgment()関数の最初の引数として渡すことができます。この関数はサインパラメータを解析します。

Bodysign_judgment()関数の2番目と3番目のパラメータは、それぞれ無人状態と静止状態の人体を判定するための閾値、静止状態と動作状態の人体を判定するための閾値です。

(1, 15)は、体徴の計算値が1未満の場合、環境に誰もいないことを出力することを意味します。体徴値が1以上15未満の場合、現在の環境に静止状態の人がいることを出力します。体徴値が35以上の場合、環境に動いている人がいることを出力します。

プログラムをアップロードします。シリアルモニターを9600ボーレートで開くと、結果が表示されるはずです。出力は以下の画像のようになるはずです。

tip

出力データフレームに続く値は、計算されたサイン値を表します。

デモ2 レーダーへのデータ送信

レーダーは、情報を取得したり、レーダーの感度やシーンを設定したりするための非常に多くのインターフェースを開放しています。このルーチンでは、ユーザーマニュアルを使用してレーダーにデータメッセージを送信し、レーダーのパラメータを調整したり、必要なデータ情報を取得したりする方法をユーザーに指示します。

ステップ1. 必要なクエリに基づいてデータフレームを取得します。

リソースエリアからユーザーマニュアルをダウンロードし、第8.2章で、クエリまたは設定する必要があるフレームの内容を見つけて整理します。

この例では、レーダーデバイスのIDを調べたいと仮定すると、必要な機能コード、アドレスコード1、アドレスコード2を取得できるはずです。

ステップ2. Arduino IDEでサンプルコードを開きます。

この例のコードは以下の通りです。

//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()
{
  //Please fill in the data frame you want to set according to the datasheet(Excluding 2 Byte checksum frames)
  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);
}

ステップ3. データフレームの内容を変更して、レーダーに送信する完全なデータフレームを生成します。

変更する必要があるのは、ループ内の data[] 配列です。

//Please fill in the data frame you want to set according to the datasheet(Excluding 2 Byte checksum frames)
unsigned char data[] = {0x55, 0x08, 0x00, 0x05, 0x01, 0x04, 0x03};

修正が必要な箇所は、2番目の要素と最後から4番目の要素です。ヘッダーフレーム0x55は固定されており、修正する必要はありません。2番目のフレームは長さフレームです。送信するデータの長さに応じて修正してください。3番目のフレームは0x00に固定されています。4番目のフレームは機能コード、5番目のフレームはアドレスコード1、以下同様です。

tip

長さフレームの計算方法について：
長さ = データ長 + 機能コード + アドレスコード1 + アドレスコード2 + データ + チェックサム。（ヘッダーフレームはカウントしません）

フレーム形式とルールの詳細については、ユーザーマニュアルの第8章を参照してください。

プログラムをアップロードします。シリアルモニターをボーレート9600で開くと、結果が表示されるはずです。出力は以下の画像のようになるはずです。

レーダーに送信する必要がある完全なデータがシリアルモニターに表示されます。

その他の方法

マスターを使用して完全なデータフレームを生成したくない場合は、以下のコードをCプログラムを実行できるエディターに貼り付けることもできます。上記の手順に従って、配列データにフレームの内容を入力してください。

#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() {
    //Please fill in the data frame you want to set according to the datasheet(Excluding 2 Byte checksum frames)
    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;
}

エディタ実行後、レーダーに送信する必要がある完全なデータフレームを出力することも可能です。

ステップ 4. データフレームをレーダーに送信します。

UART to USB デバイスを介してレーダーを直接コンピュータのUSBポートに接続します。配線は以下の表に示されています。


レーダーセンサー		メインボード
5V	-->	5V
GND	-->	GND
RX	-->	TX
TX	-->	RX

シリアルデバッグアシスタントなどのソフトウェアを使用して、レーダーが接続されているシリアルポートを選択します。

caution

24GHzレーダーは5V電源が必要です。そうでなければ、レーダーが正常に動作しない可能性があります。

接続が成功すると、レーダーが安定したメッセージストリームを送信しているのが確認できます。

ステップ3で取得した完全なデータフレームをソフトウェアの送信エリアに貼り付けます。その後、送信をクリックします。

3番目の要素が0x03である一連のデータが返されることを確認できます。この一連のデータは、クエリ後に取得された情報です。レーダーのパラメータを調整するデータを送信した場合も、同様の情報が返されます。

caution

データ送信の形式としてASCIIを選択した場合、各データセットには0xのプレフィックスが必要です。HEXを選択した場合、各データセットには0xのプレフィックスは不要です。

トラブルシューティング

FAQ1: コードをSeeeduino（またはArduino）に適用するにはどうすればよいですか？

ハードウェア設計の違いにより、XIAOシリーズやWio Terminalのシリアルポートは「Serial1」と名付けられていますが、SeedduinoやArduinoではソフトシリアルポートを使用する必要があります。Seedduino用にレーダーを使用したい場合は、ソフトシリアルポートを変更するか、ピン2（RX）と3（TX）を使用できます。

FAQ2: XIAO BLEとレーダーが長時間データを収集してコードをアップロードできない場合はどうすればよいですか？

この場合、指でXIAO BLE上部のリセットボタンを軽く押して、プログラムを再アップロードして実行できます。

リソース

[PDF] Human Presence User Manual
[ZIP] 24GHz Respiratory schematic
[PPTX] Seeed mmWave sensor series V2.0

技術サポート & 製品ディスカッション

弊社製品をお選びいただき、ありがとうございます！弊社製品での体験が可能な限りスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、複数のコミュニケーションチャンネルを提供しています。

概要​

アプリケーション​

特徴​

ハードウェア概要​

特性​

はじめに​

Arduinoライブラリ概要​

インストール​

必要な材料​

Demo1 特徴パラメータ解析を使用した人間の動作の取得​

デモ2 レーダーへのデータ送信​

トラブルシューティング​

リソース​

技術サポート & 製品ディスカッション​

概要

アプリケーション

特徴

ハードウェア概要

特性

はじめに

Arduinoライブラリ概要

インストール

必要な材料

Demo1 特徴パラメータ解析を使用した人間の動作の取得

デモ2 レーダーへのデータ送信

トラブルシューティング

リソース

技術サポート & 製品ディスカッション