電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）新能源汽車(chē)在近幾年的迅猛發(fā)展，也讓毫米波雷達(dá)這項(xiàng)技術(shù)被廣為人知。但除了應(yīng)用在汽車(chē)領(lǐng)域外，如導(dǎo)彈制導(dǎo)、無(wú)人機(jī)控制、智能家居等領(lǐng)域中都大有作為。以智能家居為例，由于毫米波雷達(dá)本身具有高分辨率、高靈敏度、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的微動(dòng)檢測(cè)和靜態(tài)檢測(cè)，從而應(yīng)用在照明、家電、養(yǎng)老、健康監(jiān)測(cè)等方面。

不過(guò)目前毫米波雷達(dá)產(chǎn)品的商業(yè)化應(yīng)用仍處于探索階段，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)完全成熟的產(chǎn)品，這也意味著在這一領(lǐng)域中仍存在巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。近期，國(guó)內(nèi)一支高校團(tuán)隊(duì)在毫米波雷達(dá)智能設(shè)備應(yīng)用上有了新的突破，電子發(fā)燒友網(wǎng)也有幸再次采訪(fǎng)到了這家上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)。

讓毫米波雷達(dá)技術(shù)真正落地

在毫米波雷達(dá)市場(chǎng)應(yīng)用的探索上，由上海交通大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)師顧昌展所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)一直走在行業(yè)的前列。據(jù)顧昌展透露，目前在日常生活中，毫米波雷達(dá)主要被應(yīng)用在智能家居中的存在感知。然而，在未被充分覆蓋的大健康領(lǐng)域，如嬰兒監(jiān)測(cè)、睡眠監(jiān)測(cè)、老人健康監(jiān)測(cè)等方面也大有可為。

由于毫米波雷達(dá)不成像，因此對(duì)于保護(hù)隱私十分友好，相比攝像頭方案更加適合在臥室、浴室等隱私區(qū)域裝配。另外，毫米波的監(jiān)測(cè)無(wú)需接觸，相比當(dāng)下火熱的智能手環(huán)更加方便，避免了皮膚敏感、不習(xí)慣等固有痛點(diǎn)，另外也不像手環(huán)一樣需要定期充電。

基于這些優(yōu)勢(shì)，顧昌展認(rèn)為毫米波技術(shù)尤其適用于長(zhǎng)時(shí)間的靜息監(jiān)測(cè)，可以適用于針對(duì)老人、睡眠問(wèn)題者、嬰兒的夜間睡眠過(guò)程監(jiān)測(cè)。

由于涉及到健康監(jiān)測(cè)，為了更準(zhǔn)確的感知人體狀態(tài)，顧昌展團(tuán)隊(duì)做了詳盡的準(zhǔn)備。據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)是國(guó)內(nèi)極少數(shù)同時(shí)具備毫米波感知數(shù)據(jù)“獲取（電磁波）”和“處理（智能算法）”能力的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，具有完全自研的硬件架構(gòu)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)微米級(jí)監(jiān)測(cè)精度，同時(shí)消除了普遍存在的近距盲區(qū)問(wèn)題，從信息“獲取”即硬件底層保證了監(jiān)測(cè)的精度，因而能夠?qū)崿F(xiàn)最高的監(jiān)測(cè)精度。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)的感知硬件平臺(tái)和處理算法能夠精確地將呼吸和心跳運(yùn)動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，從而得到呼吸節(jié)律、呼吸暫停、心跳節(jié)律、R-R間期、心跳變異性等數(shù)據(jù)維度，實(shí)現(xiàn)高精度監(jiān)測(cè)。以心跳節(jié)律為例，在某次手術(shù)中，與接觸式十二導(dǎo)聯(lián)心電圖對(duì)比，團(tuán)隊(duì)所檢測(cè)到的兩次心跳間隔的時(shí)間“R-R間期”的誤差率僅在0.38%。

為了更精準(zhǔn)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了自己的AI模型。他們從2017年起就和交大附屬的醫(yī)院合作，采集帶有醫(yī)生標(biāo)注的醫(yī)療級(jí)數(shù)據(jù)，與毫米波數(shù)據(jù)聯(lián)合輸入AI模型，已實(shí)現(xiàn)對(duì)系列心肺慢病的篩查和識(shí)別，以及成熟的睡眠分期算法模型。以嬰兒呼吸暫停監(jiān)測(cè)為例，通過(guò)毫米波采集的數(shù)據(jù)聯(lián)合AI機(jī)器學(xué)習(xí)，目前監(jiān)測(cè)嬰兒呼吸暫停事件的精度已經(jīng)達(dá)到95%以上。可以看到，毫米波雷達(dá)的準(zhǔn)確度已經(jīng)具備實(shí)用基礎(chǔ)。


另一方面，由于毫米波雷達(dá)在商業(yè)化應(yīng)用上國(guó)內(nèi)外均處于探索階段，目前所推出的產(chǎn)品也大多不太成熟。從毫米波技術(shù)上來(lái)看，目前顧昌展教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)已處于領(lǐng)先地位，并已經(jīng)在高端養(yǎng)老院、醫(yī)院進(jìn)行裝載測(cè)試，有望真正實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)的商用化落地。

毫米波雷達(dá)商用化的突破

當(dāng)然，想要實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)的真正商業(yè)化，還有不少的問(wèn)題需要解決，特別是毫米波雷達(dá)在智能設(shè)備中的應(yīng)用屬于新的嘗試，沒(méi)有成熟案例可供參考，因此所有遇到的問(wèn)題都需要自己解決。

顧昌展表示，想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，還存在著諸多難點(diǎn)。硬件上，目前市面上還沒(méi)有成熟的針對(duì)生命體征的毫米波芯片，因此需要毫米波雷達(dá)玩家擁有較強(qiáng)的硬件設(shè)計(jì)能力，依賴(lài)于商用芯片參考設(shè)計(jì)方案很難達(dá)到健康監(jiān)測(cè)需要的數(shù)據(jù)精度；算法上，在明確使用場(chǎng)景后，需要同時(shí)采集大量毫米波數(shù)據(jù)和有醫(yī)療級(jí)金標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注的高質(zhì)量數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練信號(hào)處理模型，這個(gè)過(guò)程需要長(zhǎng)年累月和醫(yī)生的深入合作，只有這樣才能讓算法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，輸出對(duì)用戶(hù)有用的結(jié)論。

而在產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用上，該團(tuán)隊(duì)透露，合作方與終端消費(fèi)者的主要訴求集中在幾個(gè)方面。比如增加測(cè)量參數(shù)（提供呼吸暫停監(jiān)測(cè)功能、心肺疾病預(yù)警功能、睡眠報(bào)告功能等）、保證數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定（需要不同睡姿都可以精確監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)可比擬金標(biāo)準(zhǔn)[1]）、提供后續(xù)方案（助眠方案、呼吸暫停趨勢(shì)追蹤和后續(xù)醫(yī)療建議等）。

針對(duì)以上這些問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)也在積極改進(jìn)。硬件方面，由于消費(fèi)級(jí)毫米波是比較新的應(yīng)用，目前市面上現(xiàn)存的硬件并不如車(chē)載毫米波那樣成熟，仍然有很多迭代的空間。為此，該團(tuán)隊(duì)自研了毫米波硬件系統(tǒng)，解決了近距盲區(qū)、收發(fā)干擾、近距雜散等技術(shù)難題，在業(yè)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)的監(jiān)測(cè)精度。

算法方面，他們一方面與多家上海交大附屬三甲醫(yī)院合作，收集近萬(wàn)小時(shí)帶有醫(yī)生標(biāo)注的醫(yī)療級(jí)金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并將其與毫米波數(shù)據(jù)一同輸入AI模型進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練，大幅提高了訓(xùn)練精確度。



因?yàn)楹撩撞ㄟM(jìn)行健康監(jiān)測(cè)的本質(zhì)是監(jiān)測(cè)身體表面的起伏，為了獲得更高質(zhì)量的信號(hào)，他們開(kāi)發(fā)了beam forming功能，通過(guò)毫米波掃描身體，精準(zhǔn)定位到生命體征信號(hào)最強(qiáng)的位置并針對(duì)性發(fā)射毫米波，從而提取到最高質(zhì)量的體征信息，在準(zhǔn)度上實(shí)現(xiàn)了躍升。此外，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的算法能夠?qū)⒂尚奶秃粑a(chǎn)生的胸腔起伏區(qū)分開(kāi)來(lái)，從而獲得精確的呼吸節(jié)律、心律，以及更進(jìn)一步的呼吸、心跳細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，比如心率變異性、呼吸暫停等?；谶@些數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)嬰兒的呼吸暫停監(jiān)測(cè)、對(duì)成年人的睡眠分析、對(duì)老人的心肺疾病監(jiān)測(cè)。

軟硬件上的突破，讓毫米波雷達(dá)技術(shù)真正應(yīng)用在智能家居、健康監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景的可能性又向前邁了一大步。顧昌展表示，團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)具備成熟的硬件和生命體征探測(cè)智能算法，未來(lái)一方面將繼續(xù)收集醫(yī)療級(jí)大數(shù)據(jù)訓(xùn)練AI模型，挖掘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更多價(jià)值；另一方面將與后續(xù)配套解決方案廠(chǎng)商（如養(yǎng)老服務(wù)提供商、嬰兒監(jiān)測(cè)器、睡眠家具公司等）合作，為消費(fèi)者輸出完整的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品。

為了更好的將產(chǎn)品落地，該團(tuán)隊(duì)也在最近注冊(cè)了商業(yè)化公司——?？⒖萍?，希望通過(guò)商業(yè)的力量助推產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室走向萬(wàn)千消費(fèi)者的家中。在2023年1月剛結(jié)束的美國(guó)消費(fèi)電子展CES上，他們?nèi)蛞彩装l(fā)了健康監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，受到了海內(nèi)外經(jīng)銷(xiāo)商的廣泛關(guān)注。