雷达技术让设计师重新定义智能门铃

智能门铃正在学习一项新技能：无需摄像头也能“看见”。这些全新的设计和研究项目摈弃了传统的摄像头和运动传感器，转而采用紧凑型毫米波雷达芯片，能够探测到有人在门口静立、挥手甚至呼吸的状态。它们通过解读无线电波反射而非录制视频来进行探测，无需记录图像，因而能工作在黑暗和雨天环境中。

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得益于雷达设计领域的近期突破，如今已出现可以轻松集成到消费类电子设备中的紧凑型低功耗传感器。对于智能门铃，这项技术能够感知到有人接近，并将人员和过往车辆区分开，而且在恶劣环境和黑暗条件下也能正常工作(图1)。

图1：即使门廊灯亮着，普通摄像头在夜间也难以捕捉清晰细节，会遗漏驶过的车辆等快速移动物体或画框外的人员。(图源：EFA/stock.adobe.com;图片由AI生成)

在本周的New Tech Tuesdays栏目中，我们将探讨雷达技术如何应用于当今产品中，以及未来设计如何实现更精细的手势输入功能，甚至在没有摄像头的情况下识别熟客。

为何智能门铃需要雷达?

当今大多数智能门铃采用的传感器，如摄像头、被动红外(PIR)探测器和麦克风，都存在各自的局限：PIR传感器容易遗漏缓慢或细微的动作，而且易受小型动物或树木干扰;摄像头在特定光照条件下无法清晰成像，而且屡屡因隐私问题引发热议。

雷达技术通过发射高频无线电波并分析反射信号的方法，精确测算物体的距离、速度乃至细微动作，因而能够克服上述弱点。它可以识别静止站立的人员、区分人与动物，并实现非接触式生命体征监测。

当今和未来消费类设备中的雷达应用

雷达技术已应用于消费类产品，并持续向更多品类拓展。例如，Aqara G410智能门铃采用毫米波雷达增强人体检测能力，减少因过往车辆、宠物或落叶导致的误触发[1]。这款产品仍然保留摄像头，但新增了雷达作为第二层检测手段，集成了设备端人脸识别、Matter协议支持和中枢功能。

此外，研究人员在雷达技术本身也取得了进展。RaGeoSense技术可借助毫米波点云数据解读手部动作，实现挥手即触发门铃或开启门锁的功能[2]。GesturePrint则在此基础上进一步发展，通过雷达技术识别特定人员的动作特征，相关报告显示其识别准确率高达98%[3]。这项技术可以让门铃在确认熟人身份的同时保障隐私安全。

工作原理

现代毫米波雷达模块将发射器、接收器、天线和信号处理器集成于紧凑、节能的单元中。传感器发射的无线电波会从其检测区域内的物体表面反射回来。通过分析反射信号的时序、频移和振幅，系统即可测定物体的移动速度和距离，甚至能捕捉呼吸等微小动作。

将雷达技术集成到门铃后，微控制器或系统级芯片将在设备端使用分类算法处理雷达数据。这些算法能够区分相关与无关的活动，过滤误触发，而且可以支持更多先进功能，例如手势识别或基于占用状态的自动化。

集成雷达技术，还可以使设计人员能够平衡功耗、处理射频敏感布局，并实时处理原始数据。

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Texas Instruments IWRL6432FSPEVM传感器评估模块(EVM)是雷达智能门铃的理想选择。该器件集成了紧凑型60GHz毫米波雷达传感器、板载处理功能、低功耗特性和宽广视野，使设计师能够实现高精度的存在与运动检测(即使在黑暗、雨天或存在障碍物的情况下)，同时过滤无关运动，例如宠物或过往车辆。其集成的硬件加速器和Arm® Cortex®-M4F内核支持实时手势识别和微动感知，无需依赖外部复杂计算，即可实现无摄像头工作和用户专属识别等注重隐私的功能。

要点总结

雷达技术正从汽车和工业系统领域延伸至日常智能家居设备。在智能门铃应用中，它可以实现精准检测(无论晴雨光照条件)，有效减少误报，还可以实现手势控制等全新用户体验。随着针对特定用户识别和更精细微动检测的研究推进，设计人员有望将门铃从单一用途的通知系统重塑为多功能入口设备。