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com第1页共11页77GHz呼吸心跳检测雷达模块(R77BHM1)数据手册(V0.
2)产品特点77GHz雷达传感器;2发4收的MIMO天线;基于FMCW调频连续波信号实现雷达探测;实现对人体呼吸频率及心律的同步感知;呼吸心跳观测距离为0.
1-2米不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光照等环境的影响;输出功率小,对人体构不成危害;a)雷达正视图b)雷达后视图图177GHz呼吸心跳雷达前后观测图产品应用人体健康监测;康养监护;婴幼儿监护老人看护;病床监护;重点/高位人员生理监测;产品封装体积:≤41mm*37mm*5mm云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第2页共11页目录1.
概述.
12.
主要参数.
13.
模块尺寸及引脚说明.
23.
1.
模块尺寸.
23.
2.
接口说明.
24.
模块工作模式.
34.
1.
雷达模块工作范围.
34.
2.
雷达连接方式.
34.
2雷达安装方式.
45.
模块接口协议.
55.
1.
接口介绍.
55.
2输出数据帧定义.
56.
注意事项.
76.
1.
启动时间.
76.
2.
心跳测量限制.
76.
3.
雷达生物探测性能.
86.
4.
电源.
87.
免责声明.
88.
版权说明.
8云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第3页共11页1.
概述呼吸心跳检测雷达工作于77GHz毫米波频段,实现人体呼吸频率及心律实时感知测量的雷达探测模块.
本模块通过FMCW雷达体制,探测由于人体肌体表面反射雷达回波,通过对单位时间内目标点距离信息及肌体表面微动信息变化的计算,实现对人体的心电信号(ECG)的检测.
本模块具有如下工作特点:本模块可以观测人体到雷达的距离信息;本模块可以对人体的呼吸频率(PR)和心律(RESP)实时探测;本模块输出功率小,对人体不构成危害;本模块不受温度、光照、粉尘等环境因素影响,灵敏度高.
2.
主要参数参数最小值典型值最大值单位工作性能探测距离(胸腔)0.
12m探测距离(背部)0.
050.
5m呼吸测量精度90%心跳测量精度90%刷新时间160S观测建立时间20S工作参数工作电压(VCC)4.
656V工作电流(ICC)250300mA工作温度(TOP)-2060℃存储温度(TST)-4080℃发射参数工作频率(fTX)7778GHz发射功率(Pout)81012dBm天线参数天线增益(GANT)12dBi水平波束(-3dB)-4040o垂直波束(-3dB)-2020o云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第11页共11页3.
模块尺寸及引脚说明3.
1.
模块尺寸图177GHz呼吸心跳雷达尺寸图3.
2.
接口说明本雷达模块对外设置20PIN的接口,接口示意如下图所示.
部分接口为雷达配置或其它产品预留端口.
图277GHz呼吸心跳雷达管脚示意图云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第11页共11页针对本型号产品,产品的接口定义如下表所示.
引脚说明备注1CRX配置发送端口该端口为上位机对雷达控制端口,可不连接,雷达按缺省参数工作.
2CTX配置接收端口3DA输出数据端口雷达输出数据端口.
4MISO状态控制端雷达工作模式控制端,H-工作;L-待机5V50输入+5.
0电源雷达电源输入端,雷达工作电流≥600mA6V33输出+3.
3V对外供电端口,电流≤150mA4.
模块工作模式4.
1.
雷达模块工作范围图377GHz呼吸心跳雷达探测范围雷达工作时,雷达工作面需要尽可能正对被测人员胸腔或背部,人体距离雷达面需要≤2米.
4.
2.
雷达连接方式雷达与外设上位机间连接示意图如下图所示.
雷达与外设间包括3种接口,即数据端口、控制端口及模式选择端口.
数据端口该端口为雷达检测数据输出端口,具体参数模型参见第5节模块接口协议.
该端口为雷达必接端口.
控制端口上位机可以通过控制端口对雷达进一步操作,比如查询设备ID、设备状态控云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第11页共11页制、设备工作模式控制等.
一般情况下,该端口选择不连接,雷达直接按照缺省参数运行.
该端口数据协议参见产品协议规范.
模式选择端口本端口通过一种更直接的雷达控制模式,即对MISO端口高电平时,雷达正常工作;当MISO端口为低电平时,雷达处于待机工作状态.
图4雷达与上位机连接示意图4.
2雷达安装方式由于雷达工作时主要基于呼吸心律引起大肌体表面起伏运动,人体胸腔及背部起伏会比较明显,因此本雷达安装时需要需要正对待测人体胸腔或背部位置.
基于雷达作用方式,雷达安装主要考虑以下安装方式:(1)置顶安装对应于卧床人群或睡眠需求,采用置顶安装方式(如图5所示),雷达波束垂直向下正对于人体,雷达波束中心位置对应于人体胸腔位置.
该安装方式模式下,雷达与待测人体距离要求≤2米.
图5置顶安装示意图图6倾斜安装示意图云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第11页共11页(2)倾斜安装采用倾斜安装,雷达固定于墙壁或床旁,雷达倾斜安装(如图6所示),雷达波束倾斜照射人体,雷达波束中心位置对应于人体胸腔位置.
该安装方式模式下,雷达与待测人体径向距离要求≤2米.
(3)水平安装雷达水平放置(如图7所示),雷达固定于墙壁或放置于桌面,雷达波束正向照射人体,雷达波束中心位置对应于人体胸腔位置.
该安装方式模式下,雷达与待测人体距离要求≤2米.
图7水平安装示意图图8后背安装示意图(4)后背安装雷达安装于座椅、床垫等相应位置,与人体间隔非金属介质(如图8所示).
该安装模式下,雷达主要通过探测人体背部肌体表面运动,实现呼吸与心律测量.
该模式下,雷达与待测人体有效测量距离为5cm-50cm.
5.
模块接口协议5.
1.
接口介绍雷达模块与上位机采用串口通信模式,串口通信定义如下:接口电平:CMOS波特率:9600bps停止位:1数据位:8输出数据采用小端模式进行输出.
5.
2输出数据帧定义云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第11页共11页数据帧指的是雷达向应用端传输数据帧,其帧结构如图8所示.
图9上行帧数据结构上行帧包括4部分组成,即帧头、呼吸数据、心律数据、校验字段,这四个部分中,呼吸数据、心律数据不一定同时全部出现,可以分别传输或全部传输.
下面对四个帧数据分别定义:(1)帧头(Header)符号定义长度说明备注1SYNC前导字符8固定为"0x01020x03040x05060x0708"2Length数据长度2整个数据帧长度指示;3Mode工作模式20-待机模式;1-前向宽域探测模式;2-背部探测模式;3-前向窄域模式;4-前向跟踪模式.
4Time工作时长2雷达设备开机工作时间,"分钟"5NumTLVTLV个数2数据帧中TLV个数6Distance目标距离4目标与雷达距离单位:米7Position目标方位4目标方位估计单位:度8MotStr运动强度4目标运动强度%9SigQua信号质量2当前信号质量10WorkCon工作状态2当前雷达工作状态1-正常工作;2-待机;3-异常11Reserve保留4保留字段在后面数据子帧中,均按照"TLV头+数据"模式进行数据,TLV指示后续帧内容及长度,便于数据解析.
(2)TLV头符号定义长度说明备注云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第11页共11页1Type类型2B0-呼吸参数1-呼吸参数(带数据曲线)2-心律参数3-心律参数(带数据曲线)4-公共参数2Length长度2B数据端长度(Byte)(3)呼吸参数符号定义长度说明备注1BV呼吸频率值2B呼吸频率值,整型2IT间隔时间2B与上次传输时间间隔(0.
1秒)3CUV曲线数据N*4B浮点数据传输,点设N=20(4)心律参数符号定义长度说明备注1HV心律值2B心律值,整型2IT间隔时间2B与上次传输时间间隔(0.
1秒)3CUV曲线数据N*4B浮点数据传输,点数N=20(5)校验字段符号定义长度说明备注1CRCCRC2BCRC162Padding补零字段NBNByte补零,整数据帧长度n*32Byte6.
注意事项6.
1.
启动时间由于本模块在初始上电开始工作时,需要对模块内部电路完全复位,并对环境噪声进行充分评估,才能保证模块正常工作.
因此模块初始上电工作时,需要开机稳定时间≥30s,才能保证后续输出参数的有效性.
6.
2.
心跳测量限制由于本模块为呼吸心跳探测雷达,探测距离不宜过远,合适距离为0.
1m-2m.
当被测量目标周围存在比被测目标更强反射率的物体时,雷达工作时可能会跟踪到强反射目标,此时雷达检测参数异常,需要调整雷达位置.
目前本雷达模块只能对单个目标进行测量,暂时无法进行多目标测量,所以云帆瑞达科技(深圳)有限公司IOTRDAR77BHM1雷达规格书更多精彩,请访www.
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com第11页共11页当多人位于雷达探测区域时,检测参数存在紊乱现象,需要注意.
6.
3.
雷达生物探测性能由于人体生物特征属于超低频、弱反射特征信号,雷达处理中需要相对长时间累积处理,在累积过程中,可能诸多因素影响雷达参数,因此偶发性的探测失效是正常现象.
6.
4.
电源雷达模块对电源品质的要求,高于常规低频电路.
在对模块供电时,要求电源无门限毛刺或纹波现象,且有效屏蔽设备所带来的电源噪声.
雷达模块需良好的接地,由于其他电路带来的地噪声,也可能引起雷达模块性能下降甚至工作异常;最常见的是导致探测距离变近或误报率增加.
为了保证模块内部VCO电路的正常工作,对本模块供电要求为+5V-+9V供电,特别是电源电压不能低于5V.
外部电源必须提供足够的电流输出能力和瞬态响应能力.
7.
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考虑到产品的技术复杂性及工作环境的差异性,但仍难以排除个别不准确或不完备之描述,故本文档仅作用户参考之用.
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8.
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