M1 MacでA111ミリ波レーダーを使った呼吸計測に挑戦

スイッチサイエンスで発売しているA111搭載測距モジュールピッチ変換基板（Ver.2)は60 GHzのパルスレーダーによる距離測定モジュール。非接触に物体の距離を計測することができます。

このレーダーで「睡眠時の呼吸」計測をするために、RaspberryPiにセットアップしました。

A111搭載測距モジュールピッチ変換基板

~~QT5がM1 Macに対応していなかったので、なんとかコンパイル試してみました。（結果、一部不具合）。Intel Macでは通常通り導入できました。~~

M1 Macへのビュワーアプリが「PySide6」対応となり、インストールがめっちゃ簡単になったので、追記します。

1 RaspberryPi4 にレーダーモジュールセットアップ
- 1.1 SPI通信をオンにする
- 1.2 SDKをインストール
2 Macに仮想環境をインストール
- 2.1 仮想環境構築
3 GUIツールのインストール
- 3.1 GUIを動かす
  - 3.1.1 mac側でのGUIツールの起動
  - 3.1.2 RaspberryPi側での待機設定
4 計測ツールを活用する

RaspberryPi4 にレーダーモジュールセットアップ

セットアップの方法は「A111搭載測距モジュールピッチ変換基板の紹介」を参照

A111搭載測距モジュールピッチ変換基板の紹介

SPI通信をオンにする

RaspberryPiにログインしたら設定画面（raspi-config）を立ち上げる

sudo raspi-config

Interface Optionsメニューの

P4 SPIを選択

SDKをインストール

acconner社のサイトにユーザー登録してSDKをダウンロードします。

ダウンロードしたものをRaspberryPiに転送

# scp コピー元ファイル ユーザ名@リモート・ホスト名:/リモート先のPATH
 
$ scp /Users/[user]/Downloads/acconeer_rpi_sparkfun_a111-v2_12_0.zip pi@192.168.**.*****:/home/pi/a11/

SDKをビルド

RaspberryPi上でファイルを解凍しフォルダに入ってmake allします。

unzip acconeer_rpi_sparkfun_a111-v2_12_0.zip
cd rpi_sparkfun
make all

サンプルを動かして計測する

cd out
./example_detector_presence

example_detector_presenceを実行するとセンサーからの距離で変化していることがわかります。

これで設定完了です。次にグラフィカルな観測ツールをM1 Macに入れてみましょう。

Macに仮想環境をインストール

Acconeer社によるGUIツールAcconeer Exploration ToolをGitHubからインストールします。

仮想環境構築

python3.9で仮想環境を構築します。a111のところは好きな名前に書き換えてください。

conda create -n a111 python=3.9

必要なものをインストールしていきます。

GUIツールのインストール

GithubからAcconeer Exploration Toolをクローンしてインストールします。

conda activate a111

git clone git@github.com:acconeer/acconeer-python-exploration.git

cd acconeer-python-exploration

python3 -m pip install --upgrade .

これで設定完了です。

GUIを動かす

GUIツールを起動するには以下のスクリプトを起動するのですが、その前にRaspberry Piでサーバーを待機状態にします。

mac側でのGUIツールの起動

python3 -m acconeer.exptool.app

RaspberryPi側での待機設定

~/rpi_sparkfun/out/acc_exploration_server_a111

計測ツールを活用する

GUIツールが立ち上がるとWifi内のRaspberryPiのアドレスを入力しsocket通信を行います。

例えば、Scan controlsの「Sleep breathing(IQ)」を選択して「Start measrurement」すると計測が始まります。

その他、「Sparse」では

距離に応じて変化していることがわかります。

かなり高精度な計測が可能になってます。

当初M1 Macでは一部動かなかったのですが、これで全て動くようになりました。細かいアップデートもあり、動作も安定しているので、ここから実際の計測やパラメーターのチューニング。解析に続けたいと思います。