智能微感雷达讲义
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2024版《智能传感器》PPT课件
数据融合与校准策略
多传感器数据融合
将来自多个传感器的数据进行融 合处理，以提高测量精度和可靠 性。常用的数据融合方法包括加
权平均、卡尔曼滤波等。
传感器校准
对传感器的输出进行校准，以消除 传感器本身的误差。常用的校准方 法包括零点校准、量程校准等。
环境因素补偿
考虑环境因素对传感器输出的影响， 如温度、湿度等，对传感器输出进 行补偿，以提高测量精度。
政策法规环境分析
政策支持
各国政府纷纷出台相关政策，支持智能传感器产业的发展，包括 财政补贴、税收优惠、研发支持等。
法规标准
为了保障智能传感器的质量和安全，各国纷纷制定相关法规和标准， 规范市场秩序，推动产业健康发展。
国际贸易环境
随着全球经济一体化的深入发展，智能传感器产业面临更加开放的 国际贸易环境，同时也面临着更加激烈的国际竞争。
网络通信实现方法
嵌入式系统网络通信实现
通过嵌入式系统中的网络接口模块 和相应的网络通信协议栈实现智能
传感器之间的网络通信。
自定义网络通信实现
借助物联网平台提供的网络通信功 能，实现智能传感器与物联网平台
之间的数据交互和远程控制。
物联网平台网络通信实现
通过云平台提供的API接口和网络 通信服务，实现智能传感器与云平 台之间的数据交互和协同处理。
《智能传感器》PPT课件
contents
目录
• 智能传感器概述 • 智能传感器工作原理与分类 • 智能传感器信号处理技术 • 智能传感器接口电路设计与实践 • 智能传感器网络通信协议及实现 • 智能传感器性能指标评估方法 • 智能传感器应用案例分析 • 智能传感器未来发展趋势预测
01
智能传感器概述
2024年度课件智能传感器
根据所选硬件设备，制定详细的 配置方案，包括电路原理图设计 、PCB布局布线等。
17
软件编程与调试技巧分享
编程语言选择
根据系统需求和处理器类型选择合适 的编程语言，如C语言、汇编语言等 。
软件架构设计
设计合理的软件架构，包括底层驱动 程序、中间层应用程序和上层用户界 面等。
2024/2/3
编程技巧分享
25
医疗健康领域应用案例
生理参数监测
智能传感器能够实时监测人体的 生理参数，如心率、血压、血糖 等，为医疗诊断和治疗提供数据
支持。
远程医疗
通过智能传感器实现远程医疗监 测和诊断，方便患者在家中进行
健康管理。
医疗器械管理
利用智能传感器对医疗器械进行 管理和监控，确保医疗器械的安
全和有效性。
2024/2/3
嵌入式系统技术
嵌入式系统技术是智能传感器 实现小型化、低功耗和可靠性
的重要手段。
9
数据采集与处理过程
数据采集
数据处理
智能传感器通过敏感元件感知被测量，并 将感知到的模拟信号转换为数字信号进行 采集。
采集到的数据经过微处理器的处理，进行 滤波、放大、补偿等运算，以得到更精确 、更稳定的测量结果。
数据输出
2024/2/3
24
智能家居领域应用案例
环境监测
智能传感器能够监测室内环境参 数，如温度、湿度、空气质量等 ，为家居环境提供舒适的生活体
验。
2024/2/3
安全监控
通过智能传感器实现家居安全监控 ，如入侵检测、火灾预警等功能， 保障家庭安全。
智能控制
利用智能传感器实现家居设备的自 动化控制，如灯光控制、窗帘控制 等，提高生活便利性。
17
软件编程与调试技巧分享
编程语言选择
根据系统需求和处理器类型选择合适 的编程语言，如C语言、汇编语言等 。
软件架构设计
设计合理的软件架构，包括底层驱动 程序、中间层应用程序和上层用户界 面等。
2024/2/3
编程技巧分享
25
医疗健康领域应用案例
生理参数监测
智能传感器能够实时监测人体的 生理参数，如心率、血压、血糖 等，为医疗诊断和治疗提供数据
支持。
远程医疗
通过智能传感器实现远程医疗监 测和诊断，方便患者在家中进行
健康管理。
医疗器械管理
利用智能传感器对医疗器械进行 管理和监控，确保医疗器械的安
全和有效性。
2024/2/3
嵌入式系统技术
嵌入式系统技术是智能传感器 实现小型化、低功耗和可靠性
的重要手段。
9
数据采集与处理过程
数据采集
数据处理
智能传感器通过敏感元件感知被测量，并 将感知到的模拟信号转换为数字信号进行 采集。
采集到的数据经过微处理器的处理，进行 滤波、放大、补偿等运算，以得到更精确 、更稳定的测量结果。
数据输出
2024/2/3
24
智能家居领域应用案例
环境监测
智能传感器能够监测室内环境参 数，如温度、湿度、空气质量等 ，为家居环境提供舒适的生活体
验。
2024/2/3
安全监控
通过智能传感器实现家居安全监控 ，如入侵检测、火灾预警等功能， 保障家庭安全。
智能控制
利用智能传感器实现家居设备的自 动化控制，如灯光控制、窗帘控制 等，提高生活便利性。
智能传感技术介绍课件(2024)
19
05
智能传感技术发展趋势与挑战
2024/1/29
20
技术创新方向预测
微型化与集成化
随着微电子技术的发展，智能传 感器将趋向微型化、集成化，实 现更高精度的测量与更广泛的应
用。
2024/1/29
智能化与网络化
借助人工智能、大数据等技术，智 能传感器将具备自学习、自决策能 力，同时通过网络实现互联互通， 构建智能传感网络。
2024/1/29
33
数据分析和结论总结
2024/1/29
• 根据实验数据，评估传感器的性能指标和优缺点 。
34
数据分析和结论总结
结论总结
分析实验结果与预期目标的 差异，探讨可能的原因和改 进措施。
2024/1/29
总结实验过程中遇到的问题 和解决方法，提出改进意见 和建议。
根据实验结果和数据分析， 得出关于智能传感器设计和 制作的结论和启示。
2024/1/29
嵌入式系统与微处理器在智能传感技术中的应用
实现传感器的智能化、网络化、集成化等功能，提高传感器的测量速度、精度和可靠性。同时，嵌入式系统 和微处理器还可以实现传感器的自诊断、自校准等功能，提高传感器的维护性和使用寿命。
14
04
典型应用场景分析
2024/1/29
15
工业自动化领域应用
2024/1/29
传感器通过敏感元件感受被测量，然后通过转换元件将敏感元件感受到的被测量转换成电信号或其他形 式的信号输出。
8
传感器类型与特点
根据传感器的工作原理，传感器可分为电阻式、电容式、电感式 、压电式、热电式、光电式等多种类型。
电阻式传感器利用电阻应变效应原理，将被测量转换成电阻值的 变化；电容式传感器则是将被测量的变化转换成电容量的变化。
05
智能传感技术发展趋势与挑战
2024/1/29
20
技术创新方向预测
微型化与集成化
随着微电子技术的发展，智能传 感器将趋向微型化、集成化，实 现更高精度的测量与更广泛的应
用。
2024/1/29
智能化与网络化
借助人工智能、大数据等技术，智 能传感器将具备自学习、自决策能 力，同时通过网络实现互联互通， 构建智能传感网络。
2024/1/29
33
数据分析和结论总结
2024/1/29
• 根据实验数据，评估传感器的性能指标和优缺点 。
34
数据分析和结论总结
结论总结
分析实验结果与预期目标的 差异，探讨可能的原因和改 进措施。
2024/1/29
总结实验过程中遇到的问题 和解决方法，提出改进意见 和建议。
根据实验结果和数据分析， 得出关于智能传感器设计和 制作的结论和启示。
2024/1/29
嵌入式系统与微处理器在智能传感技术中的应用
实现传感器的智能化、网络化、集成化等功能，提高传感器的测量速度、精度和可靠性。同时，嵌入式系统 和微处理器还可以实现传感器的自诊断、自校准等功能，提高传感器的维护性和使用寿命。
14
04
典型应用场景分析
2024/1/29
15
工业自动化领域应用
2024/1/29
传感器通过敏感元件感受被测量，然后通过转换元件将敏感元件感受到的被测量转换成电信号或其他形 式的信号输出。
8
传感器类型与特点
根据传感器的工作原理，传感器可分为电阻式、电容式、电感式 、压电式、热电式、光电式等多种类型。
电阻式传感器利用电阻应变效应原理，将被测量转换成电阻值的 变化；电容式传感器则是将被测量的变化转换成电容量的变化。
(2024年)智能传感器PPT课件
2024/3/26
8
信号调理电路
信号调理电路定义
指将敏感元件输出的微弱信号进 行放大、滤波、转换等处理，以 便于后续电路或系统处理的电路
。
2024/3/26
信号调理电路功能
包括放大、滤波、隔离、转换等， 以提高信号的信噪比和抗干扰能力 ，保证信号的稳定性和可靠性。
信号调理电路类型
根据具体需求，可采用运算放大器 、仪表放大器、隔离放大器、滤波 器、模数转换器等不同类型的电路 。
接口技术标准
常见的接口标准包括I2C、SPI、UART等，这些标 准定义了数据传输的格式、速率、时序等参数， 以确保数据的可靠传输和设备的互操作性。
10
03
典型智能传感器介绍
2024/3/26
11
温度智能传感器
01
02
03
工作原理
利用物质随温度变化而变 化的特性，将温度转换为 可测量的电信号。
2024/3/26
远程医疗
通过智能传感器采集患者的生理数据并远程传输给医生，实现远程 诊断和治疗，提高医疗服务的便捷性和效率。
19
环境保护领域应用
2024/3/26
空气质量监测
智能传感器可以实时监测空气中的PM2.5、甲醛等有害物质的含 量，为环境保护和治理提供依据。
水质监测
利用智能传感器监测水体中的PH值、溶解氧、重金属等参数， 保障水资源的安全和可持续利用。
对采集到的数据进行预处理和分析
智能传感器应用实验
2024/3/26
30
实验内容和步骤
设计并实现一个基于 智能传感器的应用系 统
分析实验结果并撰写 实验报告
2024/3/26
对系统进行测试和调 试
【全文】智能传感器PPT课件 (1)
7
10.1
智能传感器及无线传感器网络
第10章 1) 研究与开发传感器的自由度大。 (2) 精度高。 (3) 具有一定的可编程自动化能力。 (4) 输出形式多。 (5) 功能价格比大。
8
10.1
智能传感器及无线传感器网络
第10章 智能传感器
• 近几年发展起来的无线传感器网络是智能传感器 的又一深层次研究，是又一个新的飞跃。
22
10.3
智能传感器的结构框图
第10章 智能传感器
10.3.1 μP主机模板
• 因此，在智能传感器设计时，应参照如下原则来选择 μP。
• (1) 根据任务选机型。
• 根据所研制的智能传感器是用于数据处理完成某些测 量任务，还是用于某种系统控制，对于不同的任务， 应选择不同的机型。
23
10.3
智能传感器的结构框图
24
10.3
智能传感器的结构框图
10.3.2 模拟量输入模板
第10章 智能传感器
• 传感器的输出一般为毫伏数量级模拟量。要满足A ／D转换电路的要求，还必须经过模拟量输入模板 上有关电路的放大、处理，再经A／D转换电路传 输到主机板上。
25
10.3
智能传感器的结构框图
10.3.3 IEEE-488标准总线模板
3
第10章 智能传感器
• 迅速发展的微处理机技术推动和影响着其他技术
10.1
领智域能的传变感革器。及把无微线处传理感机器技网术络引入传感器，可以
使传感器实现过去实现不了的功能，具有智能本
领，这就是新一代的传感器——智能传感器
(Intelligent Sensor或Smart Sensor)。
• “Intelligent Sensor”是英国人对智能传感器 的称谓，而“Smart Sensor”是美国人对智能传 感器的俗称。
《微波雷达传感器》课件
近年来的技术突破与进展
毫米波雷达技术：实现高分辨率、远距离探测 激光雷达技术：实现高精度、远距离探测 超声波雷达技术：实现近距离、高精度探测 融合多种雷达技术：实现更全面的环境感知和更准确的目标识别
技术发展趋势与未来展望
技术发展趋势：从单频段到多频段，从模拟到数字，从单通道到多通道 技术应用领域：从军事到民用，从交通到安防，从通信到气象 技术挑战：提高精度、降低功耗、提高抗干扰能力
解决方案与未来发展方向
提高精度：通过算法优化和硬件升级提高测量精度 降低成本：通过技术创新和生产工艺优化降低生产成本 提高稳定性：通过优化设计和材料选择提高产品的稳定性和可靠性 智能化：通过人工智能和机器学习技术提高产品的智能化水平 应用领域拓展：拓展微波雷达传感器在自动驾驶、无人机、物联网等领域的应用
未来展望：智能化、集成化、小型化、低成本化，广泛应用于物联网、自动驾驶等领域
微波雷达传感器在智能家居中 的应用
智能家居概述
智能家居：通过智能设备实现家庭自动化、智能化 智能设备：包括智能家电、智能照明、智能安防等 微波雷达传感器：一种非接触式传感器，用于检测物体的存在和运动 应用：微波雷达传感器在智能家居中的应用包括智能照明、智能安防、智能家电等
安防监控 系统：用 于监控重 要区域， 提高安全 防范能力
智能家居 系统：用 于检测室 内环境， 实现智能 控制
工业自动 化：用于 检测生产 线上的物 体，提高 生产效率
医疗设备： 用于检测 人体生理 参数，辅 助医生诊 断疾病
产品优势与未来发展前景
微波雷达传感器具 有高精度、远距离 探测能力，能够实 现对目标的精确定 位和跟踪。
应用领域：汽 车辅助驾驶系 统、智能交通 系统、安防监
控等领域
环境感知传感器(激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达)认知与调试的培训讲义
环境感知传感器（激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达）认知与调试的培训讲义第一章：引言在当今科技快速发展的时代，环境感知传感器在自动驾驶、智能机器人和智能家居等领域发挥着关键作用。
本讲义旨在介绍激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达的认知与调试方法，帮助读者全面了解并能够熟练应用这些传感器。
第二章：激光雷达的原理与技术2.1 激光雷达的工作原理2.2 激光雷达的分类2.3 激光雷达的重要参数2.4 激光雷达在环境感知中的应用2.5 激光雷达的调试方法与技巧第三章：毫米波雷达的原理与技术3.1 毫米波雷达的工作原理3.2 毫米波雷达的分类3.3 毫米波雷达的重要参数3.4 毫米波雷达在环境感知中的应用3.5 毫米波雷达的调试方法与技巧第四章：超声波雷达的原理与技术4.1 超声波雷达的工作原理4.2 超声波雷达的分类4.3 超声波雷达的重要参数4.4 超声波雷达在环境感知中的应用4.5 超声波雷达的调试方法与技巧第五章：环境感知传感器的比较与选择5.1 激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达的优劣分析5.2 不同场景下的传感器选择指南5.3 传感器融合与数据处理第六章：实践案例与训练6.1 激光雷达的实践案例与训练6.2 毫米波雷达的实践案例与训练6.3 超声波雷达的实践案例与训练第七章：传感器故障排查与维护7.1 传感器故障排查的基本方法7.2 传感器维护与日常保养结语通过本讲义的学习，读者将对激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达的原理、技术和应用有全面的认知，并能够熟练进行调试和处理实际问题。
希望本讲义能够帮助到读者，提升他们在环境感知领域的应用水平。
参考文献[1] 张三，李四，王五. 环境感知传感器技术与应用[M]. 北京：科学出版社，2020.[2] ABCD. Environment Perception Sensors for ADAS and Autonomous Driving: Vision, Lidar, and Radar[M]. New York: Wiley, 2019.。
第19章智能传感器课件
o 现代信息技术的三大基础： n 传感器技术：信息的采集 n 通 信 技 术 ：信息的传输 n 计算机技术：信息的处理
“感官” “神经” “大脑”
o 智能传感器(Intelligent sensor)是既有获取 信息的功能又有信息处理的功能的系统，是传 感器、计算机和通信技术的结合。
目前智能传感器具有自补偿、自诊断、自学习、 数据处理、存储记忆、双向通信、数字输出等功 能，几乎包括了仪器仪表的全部功能。
1.由于智能传感器具有数据存储、记忆与信息处理功能， 通过软件进行数字滤波、数据分析等处理，可以去除输入数据 中的噪声，从而将有用信号提取出来；
2.通过数据融合、神经网络技术，可以消除多参数状态下 交叉灵敏度的影响，从而保证在多参数状态下对特定参数测量 的分辨能力。
(4) 自适应能力强
由于智能传感器具有判断、分析与处理功能，它能根据系 统工作情况决策各部分的供电情况，优化与上位计算机的数据 传送速率，并保证系统工作在最优低功耗状态。
19.1 智能传感器的特点
与传统传感器相比，智能传感器有以下几个特点： (1)精度高
1.可通过自动校零去除零点； 2.与标准参考基准实时对比以自动进行整体系统标定； 3.自动进行整体系统的非线性等系统误差的校正； 4.通过对采集的大量数据的统计处理以消除偶然误差的影
响等。
(3) 高信噪比和高分辨率
第19式传感器
19.1 智能传感器的特点 19.2 智能传感器的实现 19.3 智能传感器的 19.4 智能传感器的设计思路
引言
智能传感器是美国宇航局(NASA) 在开发宇宙飞船的 过程中产生的。宇宙飞船需要速度、加速度、位置和姿 态等传感器,宇航员的生活环境需要温度、气压、空气 成份和微量气体传感器,科学观测也要用大量的各种传 感器。宇宙飞船观测到的各种数据是很庞大的,处理这 些数据需要用超大型计算机。要不丢失数据,并降低成 本,必须有能实现传感器与计算机一体化的灵巧传感器。 因此实现数据处理由集中处理变为分散处理,避免使用 超大型计算机，由此而产生了智能传感器。
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目标位置的极坐标表示方法 （测距、测角）
P 目标
正北
R
H
O 雷达
D B
目标距离的测量
目标回波出现的时刻滞后于主波，滞后的时间就是测量 距离所需时间测量距离就是要测出时间。 根据电磁波飞行速度为30万公里/秒 R = 300000000 ×t /2 （米）
发射天线 频率计 调频发射机 直接耦合信号 放大器和 限幅器 混频器 接收天线 R 目标
目标跟踪
通过信号处理算法连续自动地跟踪目标回波 ，并连续地给出目标距离数据。
时间鉴别器
t
来自接收 机的回波 t 脉冲
控制器
u k1 (t t )
跟踪脉冲产生器
u f (ue )
显示器
目标角度的测量
相位测角法
相位法测角利用多个天线所接收回波信号之间的相位差进 行测角。
目标方向
天线法线方向 d
DRR-60
100度 16度 60米 20～50米
DRR-90
70度 16度 90米 20～80米
DRR-160
36度 12度 160米 20～130米
DRR-240
24度 8度 240米 20～200米
0.1米/秒（0.36公里/小时） +/-83.34 （+/-300公里/小时） 优于+/-0.28米/秒（+/-1公里/小时） 测距：<+/-2.5%；测角：<0.5度 32个 <50毫秒 目标列表（X/Y坐标、X/Y矢量速度、ID号、车型分类） CAN总线/RS485，以太网接口或wifi接口） 1～7米 推荐值：水平左右15度调整；垂直0～-3度（过大倾角会导致探测距离缩小） 24.00～24.50GHz 20mw
接收机
接收机
R d sin
目标角度的测量
两天线所收到的信号由于波程差产生的相位差为
2
为雷达波长 R 为波程差，
目标方向
R
2
d sin
天线法线方向 d
接收机
接收机
R d sin
24GHZ微感雷达
15
参数
电子扫描扇区 垂直波瓣 探测距离（车） 典型识别区域 目标最小速度 测速范围 测速精度 定位精度 同时跟踪目标 刷新频率 输出信息 通信接口 安装高度 安装角度 发射频率 发射功率
雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测
定其位置的。雷达接收机将天线接收到的微弱回波加以放 大，然后将射频信息转换成视频或数字信号，经处理得出
所需目标的多种信息。
雷达探测原理
收发转换开关 发射机 接收的电磁波 接收机 信号处理机 显示器 天线 发射的电磁波 目 标
雷达目标信息
多普勒效应 运动目标检测 运动目标测速 运动目标分类
车辆位置位于（x,y ~ x’,y’）区间； 车辆速度>Vp 记录该车辆数据 触发车牌识别，识别区域为（x,y ~ x’,y’）
► 那么
● ●
8/11/2011
艾博信科技
24
卡口电警（相机集成）
► 接入DRR雷达，提取所有通行车辆数据
► 如果
●
车辆位置位于（x,y ~ x’,y’）区间；
► 那么
●
视频 增强现实
目标序号 坐标
速度
车长分类
8/11/2011
艾博信科技
17
长距离检测、跟踪车辆
检测范围
8/11/2011
艾博信科技
18
多车道闯红灯检测
停车线
艾博信科技
8/11/2011
19
排队长度统计
排队长度
8/11/2011
艾博信科技
20
模拟虚拟线圈
虚拟线圈
8/11/2011
艾博信科技
21
DRR-90安装示例（70度电扫扇区）
4条车道
盲区：20米
8/11/2011
艾博信科技
22
通信接入示例
► 通信接口：RS485（115200bps）
► 数据结构：包头标识、数据、校验和、包尾标
识 ► 数据内容：8字节/目标
8/11/2011
艾博信科技
23
超速触发车牌识别（相机集成）
► 接入DRR雷达，提取所有通行车辆数据
► 如果
● ●
●
记录该车车速 触发车牌识别，识别区域为（x,y ~ x’,y’）
8/11/2011
艾博信科技
25
路口闯红灯（控制主机集成）
8/11/2011
艾博信科技
26
• •
不易被截获、探测 对其他设备没有电磁干扰影响
• • •
天线小巧，可隐蔽性安装 测距精度高 不易被第三方设备干扰、侦听
雷达测量原理
8/11/2011
艾博信科技
5
雷达基本概念
Radar（Radio Detection and Ranging）是无线电探测
和测距，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位 置。它的基本任务是探测目标。
智能微感雷达
目标探测 目标跟踪
艾博信科技
讲义内容
► ►
雷达原理ABC 雷达产品线
●
24Ghz微波周界雷达
► ► ►
应用场景 竞争优势 产品规格
内置DVR的摄像机
艾博信科技
2
中国电磁频谱管理
► 24Ghz：微功率短距离无线电设备
采用24G的技术优越性
• • •
不受大气、灰尘、雨、雪、雾影响 大气窗口：大气衰减影响较小 发射功率低
遵循标准
功耗 工作温度 尺寸 重量
8/11/2011
FCC 15.245，EN 300 4440，信产部
<3.7瓦（7～32VDC） -40～+85度 95x85x30毫米 340克 95x85x30毫米 340克
艾博信科技
110x99x30毫米 455克
213x155x30毫米 1252克
16
卡口测速应用（双车道）
TOF飞行时间
目标测距 目标跟踪 目标行为分析 相位差测角 目标方位角
8/11/2011
艾博信科技
8
运动目标检测与测速
物理原理
区分运动目标和固定杂波的基础是它们在速度上的差别。
由于运动速度不同，引起回波信号频率产生的多普勒频移 不相等，因此可以从频率上区分不同速度目标的回波。
多普勒效应
多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运 动时，接收到的信号频率将发生变化。