國際上通常把65歲及以上人口占總?cè)藬?shù)7%以上，或60歲及以上人口占總?cè)丝跀?shù)10%以上，作為衡量一個(gè)國家或地區(qū)是否進(jìn)入老齡化社會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。而根據(jù)國家統(tǒng)z計(jì)局公布的第七次人口普查數(shù)據(jù)，我國60歲及以上人口為26402萬人，占全國總?cè)丝诘?8.70%，其中65歲及以上人口為19064萬人，占13.50%。Jmsesmc

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我國人口年齡結(jié)構(gòu)變化情況（數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計(jì)局）Jmsesmc

國家衛(wèi)生健康委老齡健康司司長王海東表示：“目前，我國90%左右的老年人居家養(yǎng)老，7%左右的老年人依托社區(qū)支持養(yǎng)老，3%的老年人入住機(jī)構(gòu)養(yǎng)老。”Jmsesmc

“9073”現(xiàn)象的出現(xiàn)，是中國加速進(jìn)入老齡化社會(huì)的現(xiàn)實(shí)反映——承受巨大工作壓力的子女在父母養(yǎng)老方面心有余而力不足；六七十歲的老人往往還需要去照顧比自己更老的人；政府力量在老年公寓、護(hù)理院、養(yǎng)老中心等設(shè)施的投入上一時(shí)難以滿足市場需求……一道道難題讓我們開始反思老年人健康養(yǎng)老問題該何去何從？Jmsesmc

于是，近兩年內(nèi)，不少科技廠商開始對(duì)智慧養(yǎng)老、居家健康管理、醫(yī)療監(jiān)護(hù)類產(chǎn)品的市場預(yù)期抱有巨大希望。英飛凌科技大中華區(qū)電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應(yīng)用市場總監(jiān)李國豪日前在接受媒體采訪時(shí)援引ABI Research的調(diào)研數(shù)據(jù)稱，未來十年內(nèi)，居家場景下健康管理(Home Healthcare)產(chǎn)品的安裝量將由2022年的2000萬臺(tái)增長至2023年的1.8億臺(tái)。這其中，以毫米波雷達(dá)為代表的各類傳感器扮演著關(guān)鍵角色。Jmsesmc

毫米波雷達(dá)+智慧養(yǎng)老=？

將傳統(tǒng)用于汽車、工業(yè)領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)傳感器產(chǎn)品應(yīng)用于居家監(jiān)測場景，是近幾年才出現(xiàn)的新事物。比如，常見的60GHz毫米波雷達(dá)就能夠做到以下幾點(diǎn)：確定房間是否有人(以及有多少人)、識(shí)別運(yùn)動(dòng)特征以辨別跌倒事件、測量一個(gè)人的生命體征以評(píng)估睡眠質(zhì)量。Jmsesmc

讓我們以老年人最常遇到的跌倒情況為例，看一看毫米波雷達(dá)和當(dāng)前老年人身體狀況監(jiān)測常見技術(shù)路線之間的區(qū)別。Jmsesmc

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，跌倒死亡是中國65歲以上老年人群因傷害致死的首要原因，平均每10個(gè)人有3-4人發(fā)生過摔倒，髖關(guān)節(jié)摔傷致死率20%-30%，致殘率超過70%。理想情況下，如果了解跌倒或其他與健康相關(guān)的事件何時(shí)發(fā)生，并能夠快速做出反應(yīng)，將有助于確?；颊叩玫剿璧淖o(hù)理。Jmsesmc

但目前的實(shí)際情況是，老年人身體狀況監(jiān)測主要來自兩條技術(shù)路線：一類是以攝像頭為主的視頻監(jiān)控；另一類是通過佩戴智能手環(huán)、睡眠腕帶等可穿戴設(shè)備，識(shí)別諸如跌倒等宏觀運(yùn)動(dòng)，并使用連接節(jié)點(diǎn)聯(lián)系家人或護(hù)理人員。同時(shí)，配合其他傳感器(如心電圖或脈搏血氧計(jì))提供健康參數(shù)的連續(xù)視圖(如生命體征或睡眠質(zhì)量)。Jmsesmc

可是，許多老年人對(duì)于直接佩戴的智能設(shè)備會(huì)存在一定的抵觸心理，因?yàn)檫@可能會(huì)影響舒適性或可行性，而且由于記憶力的衰退，忘記佩戴或充電也是常有的事；有些型號(hào)需要患者在發(fā)生健康事件時(shí)按下按鈕，但如果患者無行為能力時(shí)，便無法發(fā)揮作用；而如果采用視頻監(jiān)控的方式，老人又會(huì)覺得隱私受到了侵犯，也會(huì)產(chǎn)生抵觸情緒；最后，傳感器需要非常準(zhǔn)確，以便區(qū)分跌倒事件和日常活動(dòng)，比如當(dāng)一個(gè)人快速坐下或拍手時(shí)，傳感器不能產(chǎn)生誤判。Jmsesmc

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通過解決久坐或移動(dòng)、跌倒以及表示長期健康趨勢(shì)或睡眠質(zhì)量的生命體征檢測等問題的技術(shù)，可幫助實(shí)現(xiàn)家庭健康 (圖源：德州儀器)Jmsesmc

相比之下，毫米波雷達(dá)本質(zhì)上是一種基于射頻的傳感器，可在不接觸身體的情況下進(jìn)行感應(yīng)。應(yīng)用時(shí)無需攝像頭，也不需要佩戴傳統(tǒng)的智能手環(huán)類設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人呼吸、心跳、睡姿等多個(gè)生命體征的監(jiān)測，在應(yīng)用層面將這些功能結(jié)合在一起后，有助于通過家庭監(jiān)控系統(tǒng)獲取家人的安全和健康信息，從而讓親人和護(hù)理人員放心。同時(shí)，毫米波雷達(dá)對(duì)于一些材料有很好的穿透性，不容易受客觀環(huán)境如燈光、粉塵等的影響，可以更精確的識(shí)別手掌的運(yùn)動(dòng)和追蹤，并且在外觀設(shè)計(jì)更加靈活、美觀。Jmsesmc

借用一張來自英飛凌的圖片，簡單介紹一下毫米波雷達(dá)傳感器的工作原理：從左至右依次是雷達(dá)傳感器/片上天線、MCU/數(shù)字信號(hào)處理器和消費(fèi)者終端，探測到的距離、速度和角度等信息以反射波的形式在處理器中進(jìn)行運(yùn)算，輔之以固件開發(fā)、算法處理等，可滿足不同的使用者需求。Jmsesmc

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德州儀器日前在一篇文章中也對(duì)此加以了描述。按照TI的說法，距離和角度信息可用于生成“點(diǎn)云”，當(dāng)將其輸入歷史跟蹤器時(shí)，不僅可以確定一個(gè)房間內(nèi)是否有人，還可以確定這個(gè)人在房間內(nèi)的位置。以指示跌倒的雷達(dá)點(diǎn)云為例，下圖用綠點(diǎn)表示點(diǎn)云，并為這一簇點(diǎn)云分配了一條紅色軌跡。右側(cè)顯示了人的瞬時(shí)高度和平均高度，可以使用算法來檢測一個(gè)人是否跌倒。Jmsesmc

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一個(gè)人跌倒后的雷達(dá)點(diǎn)云示例(圖源：德州儀器)Jmsesmc

速度信息可以測量房間內(nèi)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特征。通過量身定制的算法或人工智能，這些運(yùn)動(dòng)特征可以識(shí)別諸如步態(tài)不穩(wěn)、跌倒或近乎跌倒等行為。另一種用途是放在床邊測量睡眠期間的活動(dòng)，并確定睡眠模式是否發(fā)生變化。Jmsesmc

基于RFCMOS工藝的IWR6843是TI面向非接觸老人/病人監(jiān)護(hù)推出的單芯片方案，集成了射頻收發(fā)組件、頻率源、中頻處理、ADC、DSP、MCU和運(yùn)算核心集成HWA硬件加速器，可以提供探測目標(biāo)的距離、速度和角度信息，目標(biāo)追蹤后的坐標(biāo)及人數(shù)信息，以及目標(biāo)的生命體征估計(jì)信息。在保護(hù)用戶隱私的前提下，實(shí)現(xiàn)了跌倒檢測及生命體征檢測功能。Jmsesmc

“毫米波雷達(dá)傳感器遇到的最大困難就是算法。”英飛凌科技大中華區(qū)電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部高級(jí)市場經(jīng)理吳柏毅說，廠商的通常做法是將距離、位置、速度、角度信息與雷達(dá)不同的工作原理和算法相結(jié)合，形成數(shù)種組合方案。當(dāng)然，隨著算法的不同，雷達(dá)傳感器所匹配MCU或處理器也不相同，導(dǎo)致成本、功耗也存在差異，這些都完全取決于最終的應(yīng)用場景。Jmsesmc

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圖片來源：英飛凌Jmsesmc

英飛凌雷達(dá)傳感器首次進(jìn)入人們的視野，是在2016年的谷歌開發(fā)者大會(huì)上(Google I/O 2016)，而BGT60LTR11AIP和BGT60LTR13C則是其最新推出的兩款雷達(dá)傳感器。前者基于毫米波多普勒效應(yīng)打造，主要面向運(yùn)動(dòng)檢測類應(yīng)用，開啟自動(dòng)模式時(shí)探測距離可達(dá)5米，水平視角約80度，平均功耗小于5毫瓦；后者采用一發(fā)三收的硬件架構(gòu)，平均功耗20-30毫瓦，頻寬大于5GHz，解析度3厘米，搭配不同的高級(jí)算法，可以實(shí)現(xiàn)手勢(shì)辨識(shí)、室內(nèi)人員存在感知、追蹤，甚至心跳監(jiān)測等功能。Jmsesmc

在清雷科技發(fā)布的“貝加安智慧康養(yǎng)生命支持系統(tǒng)”和智能呼吸睡眠監(jiān)測設(shè)備中，也使用到了毫米波雷達(dá)芯片。其中，生命支持系統(tǒng)可以全天時(shí)全天候、非接觸式地進(jìn)行室內(nèi)場景下的呼吸/心率等生命體征監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)在不侵犯隱私的前提下實(shí)時(shí)記錄生命數(shù)據(jù)；而智能呼吸睡眠監(jiān)測設(shè)備的最大亮點(diǎn)，是采用了毫米波雷達(dá)層析感知技術(shù)。通過2.5cm分辨率層析譜和100ms刷新周期，能夠從睡眠、呼吸、心率、體動(dòng)、睡姿等多維度進(jìn)行監(jiān)測，也就是被監(jiān)測者睡眠過程中所有的微動(dòng)數(shù)據(jù)都可以被完整記錄。Jmsesmc

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睡眠中體動(dòng)和呼吸事件數(shù)據(jù)報(bào)告Jmsesmc

華為也敏銳的注意到了毫米波技術(shù)擁有的潛能。在華為全屋智能AI超感傳感器中，通過搭載24G毫米波技術(shù)，不但彌補(bǔ)了紅外傳感器感知能力的缺陷，還支持與華為智能家居互聯(lián)。其微動(dòng)感知觸發(fā)場景面積可達(dá)16m²，高精度靜止感知率高達(dá)99.9%，可以精準(zhǔn)識(shí)別老人摔倒發(fā)送警報(bào)；實(shí)時(shí)識(shí)別人體活動(dòng)軌跡，讓空調(diào)風(fēng)避人行；監(jiān)測到靜臥時(shí)，避免聲光干擾等。Jmsesmc

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華為全屋智能AI超感方案(圖片來源：華為官網(wǎng))Jmsesmc

多傳感器融合下的挑戰(zhàn)

值得注意的是，隨著應(yīng)用功能多樣化，單一傳感器已不能滿足市場需求，這就需要將不同的傳感器融合到一起設(shè)計(jì)出具有先進(jìn)功能的產(chǎn)品。一個(gè)頗具代表性的應(yīng)用來自智能家居中的空調(diào)，它既可以通過毫米波雷達(dá)追蹤人的行蹤，也可以加入二氧化碳傳感器用于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測，然后再?zèng)Q定是否需要改變送風(fēng)角度或是否需要打開新風(fēng)系統(tǒng)......這些功能都可以通過智慧的融合，帶給用戶更好的感受。Jmsesmc

再例如，2021年3月在美國發(fā)布的某品牌智能音箱中就帶有睡眠追蹤功能——內(nèi)部搭載的毫米波雷達(dá)可以感知到消費(fèi)者的微動(dòng)作，來判斷其睡眠質(zhì)量；麥克風(fēng)可以偵測到是否有咳嗽或打鼾；溫度和光傳感器則將睡眠質(zhì)量與環(huán)境相關(guān)聯(lián)。最終，智能音箱通過對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以得出一個(gè)衡量睡眠質(zhì)量的數(shù)值給用戶參考，并給出建議。Jmsesmc

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智能音箱中的傳感器融合Jmsesmc

在智慧養(yǎng)老方面，通過毫米波雷達(dá)、ToF等設(shè)備可以無接觸的偵測到老年人的多種生活狀態(tài)：靜坐在家里時(shí)的呼吸、心率狀況；老人有沒有在電視機(jī)前睡著？在從客廳起身前往衛(wèi)生間的過程中，老人是否有跌倒等狀況。再結(jié)合市場上已經(jīng)有的線上醫(yī)生，甚至是保險(xiǎn)服務(wù)，共同構(gòu)成智慧醫(yī)療、智慧養(yǎng)老生態(tài)圈。Jmsesmc

此外，一些智慧康養(yǎng)生命支持系統(tǒng)可面向康養(yǎng)機(jī)構(gòu)、社區(qū)養(yǎng)老、居家養(yǎng)老、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等多種應(yīng)用場景，提供危險(xiǎn)信息及時(shí)告警，包括離床告警、跌倒告警、呼吸急促或心跳過緩告警、呼吸暫停告警等。同時(shí)，它還能實(shí)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)提前預(yù)測，包括睡眠質(zhì)量分析、跌倒風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、生命活力評(píng)估、呼吸慢病AI輔助診療等功能。Jmsesmc

“應(yīng)用于健康管理、醫(yī)療監(jiān)護(hù)方面的多傳感器融合方案面臨的最大挑戰(zhàn)仍然來自算法，尤其是在算法相互配合和可靠性方面。未來，引入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，補(bǔ)充更多邏輯功能來強(qiáng)化數(shù)據(jù)的分析和處理，將成為重要的趨勢(shì)。”李國豪說。Jmsesmc

拋開技術(shù)因素，購買成本和安裝成本是消費(fèi)者關(guān)注的另一重要話題。目前不少毫米波產(chǎn)品仍主要面向社區(qū)養(yǎng)老模式，C端市場的開拓能力有限，可如果普通老百姓完全消費(fèi)不起，這樣就難以推廣。Jmsesmc

另一方面，“消費(fèi)者其實(shí)并不關(guān)心家里到底安裝了多少個(gè)傳感器，是什么類型的。他們更在意的是細(xì)節(jié)，是希望擁有一個(gè)智慧管家型的家庭生態(tài)系統(tǒng)。”一位資深業(yè)內(nèi)人士對(duì)記者表示，僅僅將現(xiàn)有的“物”連接到“互聯(lián)網(wǎng)”上，其實(shí)并不能改變用戶的生活方式。就像現(xiàn)在的智能手環(huán)，在使用初期，用戶能夠查看自己的運(yùn)動(dòng)/睡眠數(shù)據(jù)，會(huì)很有新鮮感。但久而久之，如果沒有相應(yīng)的“服務(wù)”功能推出，用戶的使用黏性就會(huì)大大降低，非常容易造成流失。Jmsesmc

但如果讓智能手環(huán)配合手機(jī)APP、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等服務(wù)，將傳感器收集到的數(shù)據(jù)加以深度挖掘，分析出用戶本身需要的生活建議，那么這個(gè)智能手環(huán)就不再只是一個(gè)傳感器，而是成為用戶的生活教練或是生活管家。對(duì)毫米波傳感器來說也是一樣的道理。Jmsesmc