HLK-LD2410Cミリ波レーダーをラズパイで使う｜人感検知を高精度に

はじめに

HLK-LD2410Cは、ミリ波を利用して人物や距離を検知するセンサーです。
つかってみたところかなり優秀なセンサーでした。おすすめです。

ミリ波の概要

ミリ波とは、30GHzから300GHzの範囲の電磁波のことを指します。
光と比較して波長が長く、空気中の伝播特性に優れ、障害物越しや離れた動きの検知に適しています。影や明るさに影響されず、夜間や障害物越しの検知にも有効です。

レーダーの仕組み

レーダーは、電波を発射し、その電波が対象物に当たって反射して戻ってくるまでの時間や、反射波の特性を解析することで対象物を検出します。HLK-LD2410Cにおいては、次のようなプロセスで検知が行われます。

1. ミリ波を発射
   
2. 周囲の物体に電波が反射
   
3. 反射波を受信
   
4. 反射波の強度や時間、周波数の変化を解析

この解析により、物体までの距離、物体の存在、微小な動き（呼吸や心拍による体表の振動）を高精度に検出することが可能となっています。特に、周波数の変化（ドップラー効果）を利用することで、動きの大きさや速度までも判別できます。

赤外線人感センサーとの違い

体温を検知する赤外線PIRセンサーと比較して、ミリ波レーダーは体温を利用しない点が異なります。

• 赤外線PIRセンサー: 人の移動する体温を検知
  
• ミリ波レーダー: 物体の動きや距離を電波の反射を利用し検知

距離センサーとしての用途

HLK-LD2410Cは、人物の有無だけでなく、直線距離を測定することもできます。

使用例

HLK-LD2410Cは多様な場面で活用可能です。

• スマートホーム：人がいるかを検知して照明やエアコンを自動制御
  
• ベッドモニタリング：呼吸や心拍の微小な動きを検知して見守りシステムを構築
  
• オフィス管理：デスクに人がいるかを検知し省エネ制御
  
• トイレや更衣室：人がいるかを判別し自動で換気扇を制御
  
• セキュリティ用途：侵入者の検知に利用
  
• エレベーター制御：人の乗降に応じた最適運転

これらの応用により、従来の赤外線センサーでは難しかったシチュエーションでも高精度な検知が可能となります。

配線

存在を検知して距離を出す

HLK-LD240Cの動作モード（データ出力形式）は以下です。知りたいデータを取り出してください。

・先頭2バイトはヘッダー：(0xFD 0xFC）

・6バイト目（data[6])：モーション検知の状態（presenceフラグ）

・8バイト目＋9バイト目（data[8] + data[9] << 8)：動いているターゲット（moving target）の距離

・10バイト目＋11バイト目（data[10] + data[11] << 8)：静止しているターゲット（stationary target）の距離

from machine import UART, Pin
import time

radar_uart = UART(0, baudrate=256000, tx=Pin(16), rx=Pin(17))

last_reading = time.ticks_ms()

while True:
    radar_uart.write(b'\x62')  # 必要に応じてレーダからデータ要求を送信（オプション）

    if radar_uart.any():
        data = radar_uart.read()
        if data and len(data) > 9:
            presence = data[6]  # 検知フラグ
            moving_distance = data[8] + (data[9] << 8)  # 距離

            if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last_reading) > 1000:
                last_reading = time.ticks_ms()
                if presence:
                    print("Moving target detected at {} mm".format(moving_distance))
                else:
                    print("No target detected.")
    time.sleep(0.05)

まとめ

HLK-LD2410Cは常時の人物検知のみならず、距離検知や精度の高いモーションデータ取得を実現できる有力なセンサーです。呼吸や心拍に伴う微粒な動きも検知できるため、定位した人物の存在を長期間検知するシステムにも有用です。 是非活用してみてください。