自动门的传感器系统正在从"一个微波雷达解决一切"演化到多传感器融合感知架构。单传感器的固有缺陷——微波雷达不能分辨"人还是购物车"、红外PIR不能检测静止的人、单目摄像头距离估算不准、ToF传感器在强烈阳光下发散——这些缺陷通过多传感器融合可以相互弥补、提升整体感知的鲁棒性。本文拆解自动门多传感器融合的技术架构。
一、四种主流传感器的特性对比
| 传感器类型 | 探测距离 | 优点 | 缺点 | 成本（单件） |
|---|---|---|---|---|
| 微波雷达（24GHz/60GHz） | 1-6m可调 | 不受温度/光线/烟尘影响、探测运动可靠、穿透力强(可隐藏安装在门楣内) | 不能分辨目标类型(人/物/车)、静止人探测不到、多个雷达之间互相干扰 | 50-200元 |
| 红外PIR（热释电） | 1-3m | 最便宜、功耗极低(μA级)、只对人/动物的热辐射敏感 | 探测静止人=不可能、受环境温度影响(夏天灵敏度降低)、探测范围窄 | 5-15元 |
| ToF（飞行时间，如VL53L5CX） | 0.5-4m | 精确距离测量（±5mm）、可生成8×8或更高分辨率的深度图、可区分多人 | 强烈阳光下发散（环境光干扰ToF接收器）、FOV角有限(通常≤60°) | 30-100元 |
| AI视觉摄像头（+NPU） | 1-10m | 可区分人/物/车、判断通行意图（走近vs路过）、可人脸识别（门禁联动）、数据可用于客流分析 | 受光照影响大(夜间需补红外灯)、隐私顾虑(摄像头对着公共场所)、计算资源需求高 | 100-300元(含NPU) |
二、融合架构：三级感知金字塔
Level 1：区域感知（Always-on，低功耗）
微波雷达+PIR联合触发——这是第一道"警戒圈"。微波雷达探测移动目标、PIR确认为热源（人而非购物车/行李车）→两个传感器同时有信号→进入Level 2。PIR不能单独触发（防大风和动物误触发），微波不能单独触发（防非人移动物体）——两者做"与"逻辑。
Level 2：意图感知（触发后激活）
Level 1触发后→激活ToF和AI视觉摄像头。ToF测量目标到门的精确距离和行走速度→预测目标将在几秒后到达门口→在精确的时间点启动开门（而非简单的"检测到人→立刻开门"）。AI视觉识别目标类型（成人/儿童/轮椅/推车/购物车）和行走方向（朝向门vs平行路过）→如果是路过→抑制开门（节省能耗和减少不必要的运行）。
Level 3：安全感知（开门和关门过程中持续监视）
门在运动过程中→安全光幕（红外对射阵列）作为主要的防夹安全传感器持续工作（这是安全认证的必须项，不能用其他传感器替代）。AI视觉摄像头作为辅助——检测到有人正在加速跑向已经启动关门的门→提前反向（不等安全光幕被遮挡）。这比安全光幕更快——光幕需要身体物理遮挡光束，视觉可以提前预判。
三、融合算法的两种架构
集中式融合（Centralized Fusion）：所有传感器原始数据传输到中央处理单元（MCU或NPU）→统一做关联和判决。优点是全局最优，缺点是数据量大、带宽要求高。
分布式融合（Distributed Fusion）：每个传感器先在本地做初级判决（有人/无人），只把判决结果发给融合中心。优点是数据带宽低、各传感器可独立运行（容错好），缺点是可能丢失一些融合机会（如两个传感器各自都不确定但合起来能确定的边界情况）。
推荐方案：Level 1用分布式（PIR+微波各自判决→与逻辑→触发Level 2），Level 2用集中式（ToF的深度图+AI摄像头的RGB图在NPU中做像素级融合→输出目标轨迹和意图），Level 3的安全光幕独立运行（安全功能不允许依赖融合，必须独立可靠）。
四、成本演进趋势
目前多传感器融合的BOM成本（微波+PIR+ToF+AI视觉+NPU）约200-500元，远高于传统单一微波雷达方案的50元。但传感器芯片成本在快速下降——60GHz毫米波雷达芯片（如TI IWR6843）已经从5年前的200元+降至现在的30-50元、ToF传感器从50元降至20元。预计到2028年，多传感器融合方案的总BOM成本将降至100-200元→达到大规模商用的成本临界点。