mmWave Sensor für Punktwolke

Hallo!

Ich arbeite aktuell an einem Projekt, wo ich die Umgebung mit einer Punktwolke abbilden möchte. Nun soll aber der Sensor aus ästhetischen Gründen nicht sichtbar sein und hinter einem Stoffvorhang versteckt werden. Meine Idee wäre nun ein mmWave Sensor zu nutzen.
Meine Frage dazu wäre: Ist das überhaupt möglich, oder kann man mit solchen Sensoren nur Menschen tracken? Wenn möglich, habt ihr da eventuell irgendwelche Erfahrungen mit solchen Sensoren und könnt ihr mir dazu einen Sensor empfehlen?

Mit freundlichen Grüßen
Buchfink

Laut https://naylampmechatronics.com/img/cms/001080/HLK-LD2410C_datasheet.pdf oder HLK-LD2410C human presence detection with BLE - Google Drive hat das Modul eine ziemlich breite Detektionswinkel:

The longest sensing distance is up to 5 meters
Large detection angle, coverage up to ±60 degrees

Da geht nichts mit 3D Detektion von Objekten und damit den Raum zu scannen.

Es werden kleine Bewegungen des Körpers (ich glaube Herzschlag und Atmungsbewegung) aus den Daten extrahiert. Deshalb glaube ich müßte es auch für genügend große Tiere funktionieren.

Grüße Uwe

Könnte man aber aus den rohdaten eine Punktwolke extrahieren?

LG Buchfink

Meiner Ansicht nicht. Du bekommst ein Echo aus einem Konus mit einem Winkel von +/-60° kannst aber nicht sagen woher in diesem Volumen. Wahrscheinlich ist das Echo nicht überall gleich stark. Wahrscheinlich ist die Antenne weniger sensibel je größer der Winkel von der Normalen ( Senkrechte auf Antennenfläche) abweicht. Aber das ist auch nichts mit dem man eine Verortung oder Abstandsmessung der Echoquelle machen kann.
Außerdem glaube ich, daß die Signalverarbeitung ziemlich kompliziert ist um aus dem Frequenzschift ( Dopplereffekt) die Microbewegungen herauszurechnen.

Grüße Uwe

Nachtrag:
Ich glaube nicht, daß dieses Modul die Rohdaten herausführt. Da mußt Du ein anderes Modell verwenden.

Ok, vielen Dank für eure raschen Antworten. Hättet ihr eine Idee, welcher Sensor für mein Vorhaben am bestem geeignet wäre?

LG Buchfink

Meine grundsätzliche Idee ist es für ein Projekt einem Menschen einen Sensor auf die Brust zu packen und damit die Umgebung mappen. Das gabze sollte wenn möglich unter dem T-Shirt platziert werden.

Habe die freundliche KI gebeten, die gängigen Technologien in einer Tabelle zusammen mit wesentlichen Eigenschaften aufzulisten:

Um eine geeignete Technologie (und dann die passende Hardware) auswählen zu können, müsstest Du Dir weitere Gedanken machen bzgl.:

  • Auflösung
  • Genauigkeit (Winkel und Entfernung)
  • Reichweite
  • Positions- und Richtungsbestimmung des Sensors
  • Erwartetem Ergebnis (Daten der Punktwolke)
    • Maximale Anzahl an Daten?
    • Nur Winkel und Entfernung?
    • Oder Umrechnung in x,y,z-Koordinaten bezogen auf welchen Nullpunkt?
    • Zusätzliche Farbwertermittlung pro Punkt?
  • Dimensionen des Sensors

Gruß
ec2021

Also, so wie ich das sehe, ist Radar die einzige Technologie, die durch Stoff hindurch messen kann. Also müsste ich mit Radar gehen.

Dann ist das hier für Dich vielleicht interessant:

https://essay.utwente.nl/fileshare/file/97179/Zande_MA_EEMCS.pdf

FMCW mmWave radar has suitable characteristics to monitor patients at home in an unobtrusive way. However, difficulties are encountered for 3D point cloud generation due to limited detection performance for crowded realistic indoor environments such as living rooms. Therefore the detection process needs to become more robust. This thesis provides a complete overview of the CFAR object detection method, including the steps and theory behind them.

Ebenso dieses Papier

https://xyzhang.ucsd.edu/papers/KQian_UbiComp21_RadarPointCloud.pdf

To our knowledge,MilliPointrepresentsthefirstsystemtoenablehigh-resolutionhigh-density 3D pointcloud generation on low-end vehicle Radar.

Und hier eine Bachelorarbeit zum Thema "3D Point Cloud Generation & Human Activity Recognition"

https://github.com/ClubieDong/PointCloud

Der Code ist in Python geschrieben, die Arbeit in Chinesisch (lässt sich durch KI übersetzen) ...

Und hier noch eine weitere Quelle (aus 2024)

https://www.researchgate.net/publication/382480970_3D_Point_Cloud_Generation_based_on_Low-Cost_and_Portable_FMCW_Radar_for_Poor-Visibility_Environments

Das Thema scheint bzgl. mm-Wellen noch ziemlich in der Forschung zu stecken. Um ein 3D-Bild zu erzeugen, musst Du entweder ein Radar-Array haben, den Strahl technisch ablenken (formen) oder das Radar mechanisch scannen lassen.

Mit einer einfachen Lösung auf Mikrowellenbasis kannst Du Dich vermutlich ganz schön profilieren ...

Viel Erfolg!
ec2021

Vielen Dank für die interessanten Paper. Ich werde sie mir bald mal ansehen. Die nächsten zwei Wochen sind bei mir nur intensivste Wettbewerbstage. Daher kanns etwas dauern, bis ich mir die Paper anschaue aber vielen Dank schonmal.

LG Buchfink

Ein wichtiger, nicht genannter Punkt ist meiner Meinung die Scangeschwindigkeit bzw wieviel Zeit ein Scan dauern darf.

Grüße Uwe

Das stimmt... und ist häufig ein Punkt, der für flächenhafte Sensoren spricht, die mit einem "Rutsch" die Daten eines großen Öffnungswinkels aufnehmen können.

Bei Lasern begrenzt die Augensicherheit die Scanfrequenz. Mikrowellen haben ihre eigenen Nachteile.

Um die jeweiligen Vor- und Nachteile nutzen bzw. kompensieren zu können, hilft dann nur Sensorfusion.