R77ABH1

云帆瑞达 IOTRDA R77BHM1 云帆瑞达 IOTRDA 77GHz 呼吸心跳检测雷达模块 R77BHM1 数据手册（V0.4） 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 Iotrda Technology (Shenzhen) Co., LTD 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 www.iotrda.com sales@iotrda.com www.iotrda.com 1 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 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 1 77GHz 呼吸心跳雷达前后观测图 产品应用  人体健康监测；  老人看护；  康养监护；  病床监护；  婴幼儿监护  重点/高位人员生理监测； 产品封装 体积： ≤60mm*45mm*5mm 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 1 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 目 录 1. 概述.......................................................................................................................................3 2. 主要参数...............................................................................................................................3 3. 模块尺寸及引脚说明...........................................................................................................4 3.1. 模块尺寸................................................................................................................... 4 3.2. 接口说明................................................................................................................... 4 4. 模块工作模式.......................................................................................................................5 4.1. 雷达模块工作范围................................................................................................... 5 4.2. 雷达连接方式........................................................................................................... 5 4.2 雷达安装方式.............................................................................................................. 6 5. 模块接口协议.......................................................................................................................8 5.1. 接口介绍................................................................................................................... 8 5.2 输出数据帧定义.......................................................................................................... 8 6. 注意事项.............................................................................................................................10 6.1. 启动时间................................................................................................................. 10 6.2. 心跳测量限制......................................................................................................... 10 6.3. 雷达生物探测性能................................................................................................. 10 6.4. 电源......................................................................................................................... 10 7. 免责声明.............................................................................................................................11 8. 版权说明.............................................................................................................................11 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 2 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 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） 0.1 2 m 探测距离（背部） 0.05 0.5 m 呼吸测量精度 90 % 心跳测量精度 90 % 刷新时间 1 观测建立时间 60 S 20 S 工作参数 工作电压（VCC） 4.6 工作电流（ICC） 5 6 V 250 300 mA 工作温度（TOP） -20 60 ℃ 存储温度（TST） -40 80 ℃ 77 78 GHz 10 12 dBm 发射参数 工作频率（fTX） 发射功率（Pout） 8 天线参数 天线增益（GANT） 12 dBi 水平波束（-3dB） -40 40 o 垂直波束（-3dB） -20 20 o 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 3 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 3. 模块尺寸及引脚说明 3.1. 模块尺寸 图 1 77GHz 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，接口插针为 PH2.0mm、2*10 插针，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 2 77GHz 呼吸心跳雷达管脚示意图 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 4 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 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 1 CRX 配置发送端口 该端口为上位机对雷达控制端口，可不连 2 CTX 配置接收端口 接，雷达按缺省参数工作。 3 MD 输出数据端口 雷达输出数据端口。 4 +5V 输入+5.0 电源 雷达电源输入端，雷达工作电流≥600mA 5 V33 输出+3.3V 对外供电端口，电流≤150mA 4. 模块工作模式 4.1. 雷达模块工作范围 图 3 77GHz 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。 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 5 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA  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 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 CANL 端口高电平时，雷达正 常工作；当 CANL 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。 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 6 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 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 （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。 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 7 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 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：115200bps  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 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 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 8 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA 上行帧包括 3 部分组成，即帧头、参数字段、校验字段。 下面对三个帧数据分别定义： A. 帧头（Header） 符号 定义 总长度：12Byte 长度 （B） 说明 备注 1 SYNC 前导字符 4 固定为“0x53 0x59 0x54 0x43” 设为 SYTC 2 Length 数据长度 1 整个数据帧长度指示； 按 Byte 计数 3 Mode 工作模式 1 0x00-待机模式； 0x01-前向宽域探测模式； 0x02-背部探测模式； 0x03-前向窄域模式； 0x04-前向跟踪模式； 0x06-双人监测模式； 4 Time 工作时长 2 雷达设备开机工作时间，“分钟” 5 NumTLV TLV 个数 1 雷达探测到呼吸心率人数 6 WorkCon 工作状态 1 当前雷达工作状态 1-正常工作 2-待机 3-异常 7 Reserve 保留 2 保留字段 B. 参数字段 符号 定义 长度：46Byte 长度（B） 说明 1 TLV 标识 1 TLV 子帧标识：“0x01”，”0x02”分别代表第一个 位置和第二个位置 2 目标距离 1 整型，0.1 米精度，0-25.6 米 3 目标方位 1 整型，1°精度，-127°～128° 4 当前状态 1 0x01-正常状态； 0x02-目标异常状态； 5 呼吸值 1 整型 6 心率值 1 整型 7 呼吸曲线 20 8bit 整型 8 心率曲线 20 8bit 整型 说明：当存在多个目标时，按照距离顺序前后排列目标参数。 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 9 云帆瑞达 R77BHM1 IOTRDA C. 校验字段 符号 定义 长度 说明 1 CRC CRC 2B CRC16 2 ZW 帧尾标识 2B “0xEE 0xEE” 6. 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 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，且有效屏蔽附件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。 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 sales@iotrda.com www.iotrda.com 10 云帆瑞达 IOTRDA R77BHM1 7. 免责声明 我公司认为，在出版时尽量做到文档描述的准确无误。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。我公司保留在不通知用户的情况下对产品作出更改的权利， 我公司不做任何法律意义上的承诺和担保。鼓励客户对产品和支持工具最近的更 新提出意见。 8. 版权说明 本文档所提及的元件及器件，皆为对其版权持有公司所公布的资料之引用， 其修改和发布的权利均属于其版权持有公司，请在应用时通过适当的渠道确认资 料的更新情况以及勘误信息，我公司不对这些文档具有任何权利和义务。 云帆瑞达科技（深圳）有限公司 TEL: 0755-88602663 广东省深圳市福田区车公庙苍松大厦北座 1708 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