2. 毫米波雷达存在检测原理
毫米波雷达之所以能“看见”一个静止不动的人，并不是因为它拍到了一张照片，而是因为它持续测量电磁波在空间中的往返时间、频率变化和相位变化。XENSIV 系列雷达（如 BGT60TR13C、BGT60LTR11AIP）工作在 60 GHz 附近，采用 FMCW（调频连续波）体制，把“距离、速度、角度、微动”四类信息编码在回波的中频信号里。理解这四类信息如何产生、如何被分离，是后续做存在检测与占位判定的物理基础。
一、FMCW 体制：用“频率斜坡”换取距离
FMCW 雷达发射的不是单一频率，而是一串线性调频脉冲（chirp）。每个 chirp 内，发射频率从 f₀ 线性升到 f₀+B，B 称为扫频带宽。电磁波遇到目标后返回，回波相对发射信号有一个时间延迟 τ=2R/c（R 为目标距离，c 为光速）。由于发射频率在斜坡上不断上升，回波与当前发射信号混频后得到一个差频 fIF，它与距离成正比：
f_IF = (2·B·R) / (c·T_c)
其中 T_c 为单个 chirp 的持续时间（扫频时间）。
以 BGT60TR13C 为例，典型配置 B=4 GHz、T_c=64 µs，则距离分辨率 ΔR=c/(2B)≈3.75 cm。这意味着 1 m 处的目标与 1.04 m 处的目标可以被区分开。距离信息来自“快时间”维度——即单个 chirp 内采样得到的差频。
二、多普勒：用“慢时间”捕捉运动
如果目标相对雷达有径向速度 v，则相邻 chirp 之间回波相位会发生变化。把多个 chirp 按顺序排列，对同一距离单元做 FFT（即多普勒 FFT），就能得到速度谱。多普勒频率 fD=2v/λ，λ 为波长（60 GHz 时约 5 mm）。速度分辨率由一帧内 chirp 总数 N 和 chirp 周期 Tc 决定：Δv=λ/(2·N·Tc)。
这里有一个关键点：静止目标的多普勒频率为零，但它并不是“没有信号”。呼吸、心跳、手指微动会让胸腔或肢体产生毫米级位移，这些位移虽然速度很小，却会在慢时间维度上产生可检测的相位调制。这正是“微动感知”的物理来源。
三、角度：用多天线相位差定位
XENSIV 雷达通常有多个接收天线（如 BGT60TR13C 为 1 发 3 收）。同一目标回波到达不同天线时存在微小路程差 Δd=d·sinθ，对应相位差 Δφ=2π·Δd/λ。通过比较天线间相位差，可以解出目标方位角 θ。角度分辨率与天线孔径成正比，孔径越大，角分辨率越高。距离、速度、角度三者结合，就形成了雷达点云中的每个点（R, v, θ）。
四、从“有信号”到“有人”：存在判定的物理依据
雷达点云中，一个静止的人和一个静止的椅子都会产生回波。区别在于：椅子回波稳定、相位几乎不变；人体回波在慢时间上持续存在非零的相位扰动。因此，存在检测的核心不是“有没有回波”，而是“回波是否具有生命体征相关的微动特征”。
工程上通常按以下顺序处理：
- 距离门筛选：对快时间 FFT 结果按距离单元划分，只保留感兴趣区域（如 0.3–5 m）内的能量。
- 多普勒/相位提取：对每个距离单元沿慢时间做 FFT 或直接提取相位序列，得到微动谱。
- 微动特征判定：在 0.1–0.6 Hz（呼吸）和 0.8–2.0 Hz（心跳）频段内检测谱峰，并计算谱峰能量占比。
- 存在/占位输出：若连续多个帧（如 1–2 s）检测到稳定微动谱峰，则判定“有人存在”；若谱峰消失且回波能量低于阈值，则判定“无人”。
五、存在与占位的区别
“存在检测”回答的是“区域内有没有人”，输出是二值或置信度；“占位判定”则进一步回答“人在哪个位置、是否进入特定区域”。占位需要用到角度信息：通过多天线相位差解出方位角，再结合距离，把目标映射到二维平面。XENSIV 雷达的 3 收天线阵列可以提供约 ±60° 的视场，配合距离门即可划分出“左/中/右”或更细的占位区域。
需要注意的是，角度估计对多径和杂波敏感。金属墙面、显示器边框会产生强反射，形成虚假角度峰。实际部署时，通常先做静态杂波抑制（如对多帧做均值相消），再提取微动目标的角度，才能稳定输出占位结果。
六、物理基础小结
FMCW 体制提供了距离维度的“快时间”测量；多 chirp 序列提供了速度与微动的“慢时间”维度；多天线相位差提供了角度维度。三者结合，使雷达不仅能发现运动目标，还能感知静止人体的呼吸和心跳。存在判定的本质，是在距离-多普勒-角度空间中，寻找具有生命体征微动特征的稳定回波簇。理解这条信息链，后续的配置、调参和排障才有物理依据可循。