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PolskiWas 24-GHz-mmWave-Radar durch die Wand sieht
Inhalt
Die Klage über mmWave-Anwesenheitssensoren lautet fast immer gleich: Das Licht geht nicht aus. Jemand verlässt den Raum, der Sensor meldet weiterhin Anwesenheit, und die Suche nach der Ursache führt zu den Empfindlichkeiten, zur Nachlaufzeit, zur Firmware.
Die Ursache ist meist keine davon. Sie besteht darin, dass der Sensor völlig richtig liegt – er erkennt eine Person, und die steht im Flur.
Was bei 24 GHz als Wand zählt
Radar dieser Frequenz geht durch das meiste hindurch, woraus eine Wohnung innen gebaut ist. Was es aufhält, sind Metall und Wasser – weshalb es Menschen überhaupt erkennt: Ein Körper besteht großteils aus Wasser und reflektiert kräftig.
| Material | Bei 24 GHz | Folge |
|---|---|---|
| Gipskarton, Holz, Kunststoff | durchlässig | der Nachbarraum liegt in der Erfassungszone |
| Glas | weitgehend durchlässig | Gehweg und vorbeifahrende Autos schlagen an |
| Ziegel, Beton | stark dämpfend | meist eine ausreichende Grenze |
| Metall, alukaschierte Dämmung | undurchlässig | eine verlässliche Grenze – und ein toter Winkel dahinter |
| Ein Mensch | reflektiert stark | das Signal, für das es den Sensor gibt |
Die Glaszeile erwischt alle, die einen Raum mit Fenster zur Straße haben. Ein auf das Fenster gerichteter Sensor meldet jeden Fußgänger, und zwar am zuverlässigsten abends – wenn das Licht ausgehen soll.
Zuerst tritt der Kegel seitlich aus
Die Reichweite lässt sich leicht als gerade Linie vorstellen, verhält sich aber wie ein Kreisausschnitt. Bei 120 Grad waagerecht beträgt die Breite in der Entfernung d etwa das 3,5-fache von d – in dreieinhalb Metern ist der Kegel also bereits zwölf Meter breit.
In einem Fünf-Meter-Raum heißt das: Er hat ihn irgendwo bei anderthalb Metern durch beide Seitenwände verlassen. Alles, was die Nachbarschaft links und rechts tut, liegt in der Zone, lange bevor die hintere Wand überhaupt erreicht ist – weshalb ein Sensor, der auf dem Papier stimmt (Reichweite 6 m, Raum 5 m), drei Räume beobachtet.
Warum die Empfindlichkeit der falsche Hebel ist
Die naheliegende Antwort auf einen Sensor, der zu viel sieht, ist, ihn unempfindlicher zu machen. Das wirkt, insofern schwache ferne Reflexionen nicht mehr anschlagen – und die Reflexionen, die zuerst wegfallen, sind genau die wichtigen: eine Person, die hinten im Raum still sitzt und atmet und dabei das schwächste Signal der ganzen Szene erzeugt.
Was die Empfindlichkeit regelt, ist, wie schwach eine Reflexion sein darf. Was sie nicht regeln kann, ist, woher diese Reflexion kam. Eine Person im Flur in zwei Metern Entfernung erzeugt ein stärkeres Echo als eine reglose am Schreibtisch in vier Metern – die Schwelle zu senken entfernt also den Schreibtisch, bevor sie den Flur entfernt.
Der Hebel, der zum Problem passt, ist die Torgrenze. Tore sind Entfernungsbänder von fünfundsiebzig Zentimetern, und das höchste Tor zu begrenzen schneidet die Zone an einer Entfernung ab statt an einer Signalstärke. Ein Raum von 3,5 Metern Tiefe braucht Tor 4, das bis 3,75 Meter reicht – und alles dahinter wird gar nicht mehr gemeldet, gleich wie laut es sich bewegt.
Wohin der Sensor gehört
Zwei Entscheidungen über den Ort bringen mehr als jeder Parameter. Die erste ist die Richtung: längs durch den Raum statt quer stellt die fernen Tore vor eine Wand, die weit weg ist, und von Türen und Fenstern weg zu zielen hält den Flur von vornherein aus dem Kegel.
Die zweite ist die Höhe. Auf Brusthöhe blickt der Sensor quer über einen Körper und sieht die Atembewegung, die er für die Ruheerkennung braucht. Hoch montiert und nach unten geneigt sieht er einen Scheitel – die ungünstigste Geometrie für genau das, wofür mmWave gekauft wird. Zwischen zwei Metern und der Decke verkommt die Anwesenheitserkennung still zu einer Bewegungserkennung mit Umwegen.
Was sich tatsächlich messen lässt
Der LD2410 gibt den Energiewert je Tor heraus, und das ist die Zahl, die einen Streit beendet. Ist niemand im Raum, sollten die Torenergien nahe am Grundrauschen liegen. Ein Tor, das bei leerem Raum hoch steht, sieht etwas – und seine Entfernung sagt, was.
Die Übung dauert fünf Minuten: den Raum verlassen, eine Minute die Werte je Tor beobachten, dann jemanden durch den Flur gehen lassen und schauen, welches Tor antwortet. Schlägt Tor 6 auf Kommando an, war die Einstellung nie ein Empfindlichkeitsproblem.
Für einen LD2450 gibt es eine zweite Ebene, denn er meldet Koordinaten statt nur einer Entfernung und kann rechteckige Bereiche in der Software ausfiltern. Damit wird aus der Frage wie weit die Frage welcher Teil des Bodens – was ohnehin gemeint war, und die einzige Form, in der sich ein parallel zur Wand verlaufender Flur ausschließen lässt, ohne das Sofa mit auszuschließen.
Fragen und Antworten
Warum lässt sich ein rechteckiger Raum mit der Torgrenze nicht sauber abschneiden?
Weil ein Tor keine Linie parallel zur Wand ist, sondern ein Ausschnitt aus einem Ring um den Sensor. Die Torgrenze schneidet bei einer festen Entfernung ab, und alle Punkte gleicher Entfernung liegen auf einem Kreisbogen. Die Rückwand eines Raums ist dagegen gerade, und ihre Ecken liegen weiter vom Sensor entfernt als ihre Mitte.
Ein Beispiel mit Raumtiefe und Torbreite aus dem Artikel und einer angenommenen Wandbreite von vier Metern: Sitzt der Sensor mittig an dieser Wand und liegt die gegenüberliegende Wand 3,5 Meter entfernt, fällt deren Mitte in Tor 4, die beiden hinteren Ecken liegen aber rund 4,03 Meter entfernt und damit in Tor 5. Mit Tor 4 als Grenze fallen die Ecken aus der Erfassung, mit Tor 5 reicht die Zone in der Mitte bis 4,5 Meter, also einen Meter durch die Rückwand hindurch.
Steht in einer solchen Ecke ein Sessel, trifft der erste Fall ausgerechnet die still sitzende Person mit dem schwächsten Signal. Beim LD2410 bleibt dann die Wahl, welcher Fehler weniger stört: Liegt hinter der Rückwand ein Flur, ist der Verlust der Ecken das kleinere Übel; ist sie eine Außenwand aus Beton, spricht mehr für Tor 5. Beim LD2450 lassen sich die rechteckigen Bereiche aus dem letzten Abschnitt des Artikels an die Wände anlegen, und die Frage stellt sich nicht mehr.
Lässt sich der Nachbarraum mit Metall abschirmen?
Grundsätzlich ja, denn Metall lässt 24 GHz nicht durch. Es wirft das Signal aber auch zurück, und eine Metallfläche im Kegel kann Scheinziele an Stellen erzeugen, an denen niemand ist. Richtung und Torgrenze sind deshalb die ersten Mittel; wer trotzdem abschirmt, prüft danach die Torenergien bei leerem Raum erneut.
Warum zeigt Home Assistant beim LD2410 keine Torenergien an?
Weil der LD2410 sie nur im Engineering-Modus sendet, den ESPHome als Schalter engineering_mode bereitstellt. Erst dann liefern die Sensoren je Tor zwei Werte, eine Energie für Bewegung und eine für Ruhe. Für die Übung aus dem Artikel genügt es, den Modus nur für die Dauer der Messung einzuschalten, denn neun Tore mit je zwei Werten erzeugen im Dauerbetrieb laufend Zustandswechsel.
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