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Hochempfindliche Bewegungserkennung

Radarsensoren für die smarte Gesellschaft

31. März 2021, 08:26 Uhr   |  Nicole Wörner

Radarsensoren für die smarte Gesellschaft
© Stanisic Vladimir | Shutterstock

Socionext hat eine Serie hochintegrierter Single-Chip-Hochfrequenzsensoren für die Bewegungserkennung entwickelt. Im Vergleich zu bisherigen PIR-Sensor-basierten Lösungen bieten die neuen 24- und 60-GHz-Radarsensoren interessante Vorteile.

In der »smarten Gesellschaft« spielen Sensoren eine immer wichtigere Rolle. Angefangen beim Heizungsthermostat bis hin zur Türklingel verwandeln sie jede Immobilie ganz einfach in ein Smart Home. Mithilfe von IoT-Funktionalitäten sind die Endgeräte in der Lage, sich automatisch einzuschalten, sobald sie eine menschliche Aktivität erkennen, und entsprechende Aktionen anzustoßen. Verbunden über ein Netzwerk können sie miteinander interagieren und Dienste anbieten, die menschliches Verhalten erkennen, analysieren und sogar vorhersehen. Grundlage dafür sind hochsensible, kompakte, kostengünstige und stromsparende Sensoren, die in verschiedene IoT-Geräte implementiert werden können.

Hier setzt Socionext mit seinen neuen 24- und 60-GHz-Radarsensoren an – und deckt dabei nicht nur Heimanwendungen ab, sondern auch Applikationen im Bereich mobiler Geräte und Industrieanlagen.

Warum überhaupt Radar?

Ein Radarsensor dient dazu, die Position und Bewegung eines Objekts in einer bestimmten Entfernung zu erkennen. Der Erfassungsbereich für eine kurze Entfernung beträgt bis zu mehrere Meter, wobei der Sensor jedes Objekt erkennen kann, das in den Erfassungsbereich fällt. Radarsensoren arbeiten mit elektromagnetischen Wellen, die von Objekten abprallen und sich mit einer bekannten Geschwindigkeit ausbreiten. Dabei sind sie störungsunempfindlicher gegen Schaum, Nebel, Pulver und Staub als andere Sensortechnologien und können außerdem hinter nicht-metallischen Oberflächen, Wänden, Glas- oder Kunststoffgehäusen arbeiten. Zudem erkennen Radarsensoren den Standort und die Bewegung von Personen, ohne Bilder oder Töne aufzuzeichnen – ein großer Vorteil im Hinblick auf Anonymität und Datenschutz.

Radar versus PIR

In der Vergangenheit haben viele IoT-Geräte die Passiv-Infrarot-(PIR)-Sensortechnologie zur Bewegungserkennung verwendet. PIR-Sensoren sind seit langem auf dem Markt und haben sich gut etabliert. Viele Jahre lang waren sie die einzige Wahl für die Bewegungserkennung in Sicherheitsanwendungen. Aber PIR-Sensoren haben bestimmte Einschränkungen, die in Smart-Home-Anwendungen nicht wünschenswert sind. So bieten PIRs beispielsweise nur eine einzige Art von Daten - nämlich EIN und AUS. Für ein modernes IoT-Gerät in einer »Gesellschaft 5.0« ist das nicht ausreichend. Moderne Radarsensoren mit Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW)-Sensormodus bieten mehr Informationen als nur Bewegungserkennung Ein/Aus, wie z.B. Entfernung und Anwesenheit. Und falls der Radar mit mehreren Antennen ausgestattet ist, kann der Sensor auch Informationen über den Winkel ausgeben. Die Radartechnologie ist robuster gegenüber Umwelteinflüssen. Insgesamt haben Radarsensoren deutlich weniger Fehlerkennungen als PIR-Sensoren.

Nachteil Komponentenvielfalt

Der Nachteil bei vielen heutigen Lösungen ist jedoch, dass sie oft eine Modulbauweise aus mehreren Komponenten aufweisen. Der Radarsensor ist mit einer externen Antenne verbunden, was tiefgreifendes Know-how des analogen HF-Designs für Antennen- und PCB-Design erfordert. Der Ausgang eines solchen Sensors sind I/Q-Daten, die eine leistungsstarke Signalverarbeitung auf der Host-CPU und Software-Algorithmen zur Berechnung der Entfernung benötigen.

Vor diesem Hintergrund hat Socionext eine Serie hochintegrierter Single-Chip-Hochfrequenzsensoren für 24 GHz und 60 GHz mit extrem niedrigem Stromverbrauch entwickelt.

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1. Radarsensoren für die smarte Gesellschaft
2. 24- und 60-GHz-Pakete zur Wahl

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