一、项目背景
设计一款具备人体感知与动态追踪能力的智能台灯，实现以下核心目标：
- 自动开关：检测到人体活动时自动开启光源，无人时关闭以节省能耗。
- 主动追踪：通过机械结构实时调整光照方向，确保用户始终处于最佳照明区域。
二、核心功能需求
1. 人体检测与识别
- 检测范围：
- 有效半径≥3米，水平覆盖角度≥120°（建议使用广角摄像头或雷达）。
- 支持穿墙检测（如隔断、窗帘遮挡场景）。
- 识别精度：
- 误检率≤5%（区分人与宠物/动态物体）。
- 支持多人场景下的主目标锁定（例如：优先追踪移动速度最快或距离最近的目标）。
2. 光源控制
- 自动开关逻辑：
- 触发条件：检测到人体持续存在≥2秒（避免短暂路过误触发）。
- 关闭条件：目标离开检测区域持续≥5分钟（可配置时长）。
- 动态追踪：
- 响应时间：从检测到位置变化到光源调整完成≤0.3秒。
- 定位精度：光照中心与人体中心偏差≤10厘米（测试距离1.5米）。
3. 机械运动控制
- 运动范围：
- 水平旋转：0°~340°（避免线缆缠绕）。
- 俯仰角度：-30°（向下）~+60°（向上）。
- 运动平滑性：
- 禁止急停/抖动，需通过加速度控制算法实现平滑转向。
- 支持手动锁定位置模式（用户可固定照射角度）。
三、非功能性需求
1. 性能需求
| 指标 | 要求 | 测试方法 |
|---|
| 系统延迟 | 摄像头到舵机响应≤200ms | 高速摄像+时间戳分析 |
| 续航能力 | 插电版本支持24小时连续工作 | 温升测试（≤55℃） |
| 抗干扰性 | 强光（>1000lux）/弱光（<10lux）下正常检测 | 环境模拟箱测试 |
2. 用户体验需求
- 隐私保护：摄像头数据本地处理，禁止云端传输（需提供物理遮挡开关）。
- 噪音控制：机械运转噪音≤30dB（A计权）。
- 自适应亮度：根据环境光自动调节LED亮度（范围50-1000lux）。
3. 安全需求
- 硬件安全：
- 过热保护（温度≥70℃自动断电）。
- 电流过载保护（堵转检测+自恢复保险丝）。
- 数据安全：
四、扩展需求（可选）
- 多设备联动：
- 支持Wi-Fi/蓝牙与智能家居系统（如HomeKit、米家）联动。
- 语音控制（如“跟踪模式”、“关闭追踪”）。
- 节能模式：
- 雷达辅助检测（LD2410模块），无人时摄像头休眠以降低功耗。
- 个性化学习：
- 记录用户常用位置，生成“高频照明区域”并优先覆盖。
五、技术约束
| 项目 | 约束条件 |
|---|
| 硬件成本 | 整机BOM成本≤¥600（不含研发费用） |
| 开发周期 | 原型机验证≤3个月，量产准备≤6个月 |
| 合规认证 | 需通过CCC认证、FCC/CE电磁兼容测试 |
六、交付物要求
- 硬件交付：
- 可量产的结构设计图纸（含散热风道设计）。
- 电路原理图、PCB布局文件（符合EMC设计规范）。
- 软件交付：
- 嵌入式控制代码（C++/Python）、算法模型（ONNX格式）。
- 手机APP控制端源码（可选，Android/iOS）。
- 文档交付：
- 用户手册（含安全警告、故障排查指南）。
- API接口文档（若支持第三方开发）。
七、验收标准
- 功能验收：
- 在10人参与的场景测试中，追踪成功率≥95%。
- 连续48小时压力测试无死机/复位现象。
- 用户体验验收：
- 90%测试用户认为“操作直观无需学习”。
- 噪音、发热等主观评分≥4分（5分制）。
八、风险与应对
| 风险 | 应对方案 |
|---|
| 摄像头隐私争议 | 提供物理滑盖遮挡，默认关闭人脸识别功能 |
| 复杂环境误追踪 | 多传感器融合（摄像头+毫米波雷达+红外） |
| 机械结构寿命短 | 采用金属齿轮舵机+10万次耐久性测试 |
