專利名稱：基于快速傅里葉變換的微波探測(cè)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)物體運(yùn)動(dòng)模式的探測(cè)，更具體而言，涉及基于快速傅里葉變換的微波探測(cè)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，特別是應(yīng)用于衛(wèi)浴場(chǎng)所的微波探測(cè)技術(shù)存在很多的技術(shù)問題。因?yàn)樵诶缧l(wèi)浴場(chǎng)所一般比較小，物體的運(yùn)動(dòng)速度比較低，需要對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情況(例如距離)要求比較高的精度。微波傳感器一般設(shè)定為隱藏狀態(tài)，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情況(例如距離)的探測(cè)精度比較差。而且由于微波傳感器自身功率受限，其輸出的信號(hào)幅值小(幅值反映了物體距傳感器的距離)，容易受外界干擾?，F(xiàn)有的微波探測(cè)技術(shù)是對(duì)微波傳感器輸出的信號(hào)的某一時(shí)刻的幅值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較判斷，沒有產(chǎn)生距離值。但是，這樣存在以下弊 端對(duì)感應(yīng)距離的判斷精度差；對(duì)外界的干擾信號(hào)(如エ頻干擾、手機(jī)干擾等)沒有效濾除。以上這些弊端都使得微波探測(cè)裝置發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)，衛(wèi)浴設(shè)施產(chǎn)生誤操作。因此，現(xiàn)在亟需ー種解決上述問題的微波探測(cè)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種基于快速傅里葉變換的微波探測(cè)方法，包括對(duì)運(yùn)動(dòng)物體發(fā)射微波探測(cè)信號(hào)，接收運(yùn)動(dòng)物體的回波信號(hào)，并將微波探測(cè)信號(hào)和回波信號(hào)疊加為時(shí)域模擬信號(hào)；對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)以采樣頻率f進(jìn)行采樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到時(shí)域離散數(shù)字信號(hào);每隔ー時(shí)間間隔Λ t，對(duì)P個(gè)離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一次快速傅里葉變換，得到頻域信號(hào)；對(duì)所述頻域信號(hào)的第一頻率和第二頻率之間的特定頻段的幅值進(jìn)行積分求和，得到積分和SumA，其中所述特定頻段根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征而確定；對(duì)包括當(dāng)前時(shí)刻的前N次積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM ；將該累加和SUM與預(yù)先存儲(chǔ)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。本發(fā)明還提供一種基于傅里葉變換的微波探測(cè)設(shè)備包括微波探測(cè)器，其對(duì)運(yùn)動(dòng)物體發(fā)射微波探測(cè)信號(hào)，接收運(yùn)動(dòng)物體的回波信號(hào)，將微波探測(cè)信號(hào)和回波信號(hào)疊加為時(shí)域模擬信號(hào)，并輸出該時(shí)域模擬信號(hào)；采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其接收來自微波探測(cè)器的時(shí)域模擬信號(hào)，對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)以采樣頻率f進(jìn)行采樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)；快速傅里葉變換裝置，其接收來自采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)，每隔ー時(shí)間間隔At，對(duì)P個(gè)離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到頻域信號(hào)；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷裝置，其對(duì)所述頻域信號(hào)的特定頻段的幅值進(jìn)行積分求和，得到積分和SumA，對(duì)多個(gè)積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM，將該累加和SUM與預(yù)先存儲(chǔ)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。本發(fā)明精度聞，可比傳統(tǒng)的微波探測(cè)技術(shù)提聞50%以上的精確度。進(jìn)一步，本發(fā)明具有很高的抗干擾性強(qiáng)，特別是針對(duì)エ頻干擾和手機(jī)干擾。進(jìn)一歩，本發(fā)明可在出廠前進(jìn)行校準(zhǔn)，彌補(bǔ)微波傳感器靈敏度不一的缺點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的方法的簡(jiǎn)要流程圖；圖2本發(fā)明的方法的標(biāo)準(zhǔn)累加和SUM-距離曲線的ー個(gè)實(shí)施例；圖3為本發(fā)明的設(shè)備的原理圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)精度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖；圖5為本發(fā)明的感應(yīng)精度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。
具體實(shí)施例方式圖I為本發(fā)明的方法的簡(jiǎn)要流程圖。首先，利用微波傳感器對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行探測(cè)，微波傳感器發(fā)射微波探測(cè)信號(hào)，運(yùn)動(dòng)物體返回回波信號(hào)。微波傳感器對(duì)收到的微波信號(hào)和發(fā)射出的微波探測(cè)信號(hào)進(jìn)行疊加得出低頻時(shí)域模擬信號(hào)，再對(duì)此時(shí)域模擬信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，將時(shí)域連續(xù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)。其中采樣頻率f根據(jù)該運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征(速度、運(yùn)動(dòng)方向)而設(shè)定。優(yōu)選地，采樣頻率f至少要高于所需探測(cè)的最高頻率2倍。接下來，針對(duì)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換后的時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)，每隔ー時(shí)間間隔At對(duì)連續(xù)的P個(gè)時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一次快速傅里葉變換，即進(jìn)行P點(diǎn)快速傅里葉變換，得到物體的一次運(yùn)動(dòng)頻譜曲線，該頻譜曲線明了物體的運(yùn)動(dòng)特征在頻域的分布情況，其中頻譜曲線的幅值A(chǔ)表現(xiàn)了該物體距傳感器的距離。然后，對(duì)輸出的運(yùn)動(dòng)頻譜特征中的特定頻段，即第一頻率(其小于或等于所需探測(cè)的最低頻率)和第二頻率(大于第一頻率，且大于或等于所需探測(cè)的最高頻率)之間的幅值A(chǔ)進(jìn)行積分求和，得到SumA。再將當(dāng)前時(shí)刻之前的前N次(含本次)的積分和SumA累加，即對(duì)包括當(dāng)前時(shí)刻的前N次積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM。將該累加和SUM與“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，從而測(cè)量出當(dāng)前距離。其中，“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”在傳感器出廠時(shí)存儲(chǔ)到傳感器內(nèi)或本發(fā)明的微波探測(cè)設(shè)備(在下面詳述)的非易失性存儲(chǔ)器(見圖3)中，該“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”通過如下方式獲得物體以常規(guī)速度運(yùn)動(dòng)(例如對(duì)于人體而言為lm/s)，選取多個(gè)目標(biāo)距離(例如2m、l. 5m、lm…O. 5m),以上述方法分別計(jì)算在所述多個(gè)目標(biāo)距離處的累加和SUM，通過插值方法獲得“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”。圖2顯示了一“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”的示意圖。另外，因?yàn)榛夭ㄐ盘?hào)幅值可能比較小以及有干擾，在進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換前，可以對(duì)微波傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理處理，包括放大和帶通濾波處理。放大信號(hào)并濾除雜波信號(hào)，以提高后續(xù)數(shù)據(jù)處理的精度。其中帶通濾波的下轉(zhuǎn)折頻率和上轉(zhuǎn)折頻率根據(jù)該運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征(例如速度、運(yùn)動(dòng)方向)而設(shè)定。而采樣頻率f優(yōu)選地設(shè)定為所述帶通濾波器的上轉(zhuǎn)折頻率的3倍左右。更優(yōu)選地，還需考慮探測(cè)所需精度以及數(shù)據(jù)計(jì)算量來設(shè)定采樣頻率f。進(jìn)ー步，由于物體的體積對(duì)傳感器輸出的信號(hào)的幅值有影響，物體體積越大，信號(hào)幅度也越大。所以可以通過對(duì)物體的體積進(jìn)行測(cè)定來消除體積對(duì)信號(hào)幅度的影響。在測(cè)量“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”吋，設(shè)定ー標(biāo)準(zhǔn)體積(例如一般人體體積相差不大)，測(cè)量該標(biāo)準(zhǔn)體積物體的累加和SUM。再選擇ー相對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)體積很小的物體，測(cè)量該物體的累加和SUM。兩者相減則得到標(biāo)準(zhǔn)體積對(duì)累加和SUM的體積貢獻(xiàn)量，得到校準(zhǔn)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”并存儲(chǔ)到微波探測(cè)器或存儲(chǔ)器中。在實(shí)際探測(cè)時(shí)，在得到累加和SUM后減去該體積貢獻(xiàn)量，再與“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，所以消除了體積的影響，從而得到更精確的距離值。因此，通過以上方式可以針對(duì)不同類型的被感應(yīng)物體(例如人體、球)來校準(zhǔn)該傳感器的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”。 進(jìn)一歩，為了提高精度，消除某些頻率的干擾信號(hào)的影響，可以在獲得“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”后，測(cè)量物體靜止時(shí)的上述干擾信號(hào)的累加和SUM，即干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，并存儲(chǔ)到微波傳感器或存儲(chǔ)器中。將該累加和SUM減去所述干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，得到校準(zhǔn)后的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”。在實(shí)際探測(cè)時(shí)，在得到物體的累加和SUM后，減去該干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，再與存儲(chǔ)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到當(dāng)前距離。以10. 525GHz多譜勒微波傳感器為例(具體請(qǐng)參考申請(qǐng)?zhí)枮?00910053657. 3的專利申請(qǐng)“微波多普勒傳感系統(tǒng)天線”以及申請(qǐng)?zhí)枮?00910052832. 7的專利“低速微波探測(cè)系統(tǒng)”)。根據(jù)多譜勒原理，微波傳感器輸出的信號(hào)頻率Fout與被感應(yīng)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)速度Vm的關(guān)系為Fout=2XVmX (Fmv/C) XCos0其中Fmv為傳感器發(fā)射的微波頻率，即10. 525GHz，C 為光速，C=300, 000，000m/s,Θ為運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向和傳感器微波發(fā)射方向的夾角，這里取O度計(jì)算，表示運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向和傳感器微波發(fā)射方向一致。將上述值代入公式，并且在本發(fā)明的某些應(yīng)用場(chǎng)合，通常運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)速度小于2m/s,因此，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度為lm/s時(shí)Fout=2X I X (10. 525GHz/300, 000，000)X Cos 0=2 X I X 35. 08=70Hz當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度為2m/s時(shí)Fout=2X 2 X (10. 525GHz/300, 000，000)X Cos 0=2 X 2 X 35. 08=140Hz對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理處理，包括放大和帶通濾波。帶通濾波的下轉(zhuǎn)折頻率設(shè)定為10Hz，帶通濾波的上轉(zhuǎn)折頻率設(shè)定為350Hz。其中帶通濾波的下轉(zhuǎn)折頻率和上轉(zhuǎn)折頻率根據(jù)該運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征(速度、方向)而設(shè)定。然后，對(duì)調(diào)理后的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換以得到時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)。信號(hào)的采樣周期T為lms，即采樣頻率f=lKHz，為帶通濾波上轉(zhuǎn)折頻率的3倍左右。每隔Δ t=32ms對(duì)連續(xù)的P=128個(gè)離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一次快速傅里葉變換，得到0_500Ηζ的頻譜。上述采樣間隔△ t和P的選擇根據(jù)微波探測(cè)設(shè)備的運(yùn)算處理能力以及所需精度設(shè)定。另外，外界的エ頻干擾一般為50Hz/60Hz，經(jīng)過半波整流后為100Hz/120Hz。GSM等手機(jī)干擾一般為220Hz。因此，對(duì)每次快速傅里葉變換的輸出頻譜中的4Hz-92Hz的幅值A(chǔ)進(jìn)行積分求和，避開了エ頻干擾和手機(jī)干擾，得到SumA (第一頻率取值4Hz，第二頻率取值92Hz)。在將當(dāng)前時(shí)刻之前的前N=16次的積分和SumA累加，得到累加和SUM。將該累加和SUM與“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，從而得到物體的當(dāng)前距離。其中N的選擇根據(jù)微波探測(cè)設(shè)備的運(yùn)算處理能力以及所需精度設(shè)定。為了避免エ頻為50Hz/60Hz，半波整流后為100Hz/120Hz的エ頻干擾，以及220Hz的GSM手機(jī)干擾，所述第一頻率和第二頻率的選擇為低于IOOHz (國(guó)內(nèi))或120Hz (國(guó)外)。因?yàn)榛谖矬w(特別是人體)的正常運(yùn)動(dòng)速度，其頻譜基本集中在低頻部分，即使人體高速運(yùn)動(dòng)，其頻譜的IOOHz以下的低頻部分也很豐富,足以表現(xiàn)出物體的距離特征。進(jìn)ー步，還可以選擇第二頻率大于IOOHz (國(guó)內(nèi))或120Hz (國(guó)外)。此時(shí)為了避免エ頻干擾，在傳感器出廠前，物體靜態(tài)時(shí)測(cè)量エ頻及附近頻率的累加和SUM，即干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，在獲得“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”時(shí)減去所述干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，得到校準(zhǔn)后的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”。在實(shí)際探測(cè)時(shí)，計(jì)算得到的累加和SUM減去該干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量， 再與“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，從而動(dòng)態(tài)消除該エ頻干擾的影響。對(duì)GSM手機(jī)干擾的影響，同樣可以應(yīng)用該方法。對(duì)輸出頻譜中4Hz到92Hz的幅值進(jìn)行積分求和可以避開エ頻干擾，同時(shí)由于物體(例如衛(wèi)浴場(chǎng)所內(nèi)的人體)正常的運(yùn)動(dòng)速度在I米/秒左右，并且通過實(shí)測(cè)，即使物體高速運(yùn)動(dòng)，其頻譜的92Hz以下的低頻部分也很豐富。所以僅對(duì)頻譜中4Hz到92Hz的幅值進(jìn)行積分求和不會(huì)丟失信號(hào)的主要成分。本發(fā)明還提供一種基于快速傅里葉變換的微波探測(cè)設(shè)備。其原理圖如圖3所示，微波探測(cè)設(shè)備包括微波傳感器、信號(hào)調(diào)理裝置和數(shù)字信號(hào)處理裝置。數(shù)字信號(hào)處理裝置包括采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換器、快速傅里葉變換裝置和運(yùn)動(dòng)特征判斷裝置。具體來說，微波傳感器對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)，輸出反映了物體的運(yùn)動(dòng)特征的信號(hào)。因?yàn)檩敵龅男盘?hào)一般都比較小和有雜信，優(yōu)選地，可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)理，即微波傳感器輸出信號(hào)至信號(hào)調(diào)理裝置，信號(hào)調(diào)理裝置對(duì)該信號(hào)進(jìn)行調(diào)理處理。信號(hào)調(diào)理裝置包括放大器和帶通濾波器(例如可以用TI公司的LMV358加阻容器件實(shí)現(xiàn))，分別對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和帶通濾波。帶通濾波器的下轉(zhuǎn)折頻率和上轉(zhuǎn)折頻率根據(jù)該運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征(例如速度、運(yùn)動(dòng)方向)而設(shè)定。經(jīng)過放大和帶通濾波的信號(hào)被傳輸至采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，在該模塊中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，將時(shí)域模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)。其中采樣頻率f根據(jù)該運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征(例如速度、運(yùn)動(dòng)方向)而設(shè)定。優(yōu)選地，采樣頻率f設(shè)定為所述帶通濾波器的上轉(zhuǎn)折頻率的3倍左右。采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置輸出時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)至快速傅里葉變換裝置。在該裝置中，每隔一定時(shí)間間隔At對(duì)得到的時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)中的連續(xù)的P個(gè)進(jìn)行一次快速傅里葉變換，即進(jìn)行P點(diǎn)快速傅里葉變換，得到物體的一次運(yùn)動(dòng)頻譜特征曲線，該頻譜特征曲線表明了物體的運(yùn)動(dòng)特征在頻域的分布情況，其中信號(hào)幅值反映了物體距傳感器的距離?？焖俑道锶~變換裝置的輸出信號(hào)的頻譜被傳輸?shù)竭\(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷裝置的積分求和単元，積分求和單元對(duì)運(yùn)動(dòng)頻譜特征中的第一頻率和第二頻率之間的幅值A(chǔ)進(jìn)行積分求和，得到積分和SumA，再將當(dāng)前時(shí)刻之前的前N次(含本次)的積分和SumA累加，得到累加和SUM，傳送給比較單元。比較單元將此累加和SUM與從存儲(chǔ)器讀出的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，從而得到對(duì)應(yīng)的當(dāng)前距離。對(duì)于其他優(yōu)選實(shí)施方式，與參照?qǐng)DI所描述的實(shí)質(zhì)相同，在此不再贅述。另外，在獲得當(dāng)前距離之后，本發(fā)明的微波探測(cè)設(shè)備可以將該距離輸出至另ー控制設(shè)備，該控制設(shè)備將該距離與閾值相比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出信號(hào)控制例如衛(wèi)浴設(shè)施進(jìn)行動(dòng)作。例如，如果距離小于最小閾值，則命令衛(wèi)浴設(shè)施開始工作；如果距離大于最大閾值，則命令衛(wèi)浴設(shè)施停止工作。本發(fā)明的技術(shù)方案的ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是精度高，可比傳統(tǒng)的微波探測(cè)技術(shù)提高50%以上的精確度。下面的表I顯示了傳統(tǒng)的微波探測(cè)器的測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)5個(gè)傳統(tǒng)裝置針對(duì)其感應(yīng)距離各進(jìn)行了 10次測(cè)量。以第2號(hào)機(jī)器為例，其感應(yīng)距離從145cm分布到160cm，浮動(dòng)比較大。圖4更直觀地表現(xiàn)了其測(cè)試結(jié)果，每個(gè)機(jī)器的感應(yīng)距離點(diǎn)的位置沒有重疊，比較分散。
·
機(jī)I
器第I次第2次第3次第4次第5次第6次第7次第§次第9次第I O次
1150140150 155150145155140 145150|
2160145150160145150150145 150155I
3150145160 155140155150140 155165|
4165155155 150145145145150 160150I
5160 —160150 145155140140155—145 —145]表I (單位cm)表2顯示了本發(fā)明的基于傅里葉變換的微波探測(cè)設(shè)備的測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)5個(gè)本發(fā)明的裝置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的感應(yīng)距離比較接近，精度提高了。圖5更直觀的表現(xiàn)了其測(cè)試結(jié)果，以第I號(hào)機(jī)器為例，其測(cè)量10次的感應(yīng)距離均為150cm，在圖5中表現(xiàn)為ー個(gè)點(diǎn)。
器第I次第2次第3次第4次第5次第6次第7次第8次第9次第10次
■L I JLJL wJlJL ZjKJ<LJL Zi\JJL iJUJL Jw%JJL JKJ I
Tj 150155150145155150145155150 145]
j1 150150150150150150150150155145I
Tl 155150150155150145145150160 150I
5 Γ 150150150150160IS0150155150 150J表2 (單位cm)上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，其特征在于，包括 對(duì)運(yùn)動(dòng)物體發(fā)射微波探測(cè)信號(hào)，接收運(yùn)動(dòng)物體的回波信號(hào)，并將微波探測(cè)信號(hào)和回波信號(hào)疊加為時(shí)域模擬信號(hào)； 對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)以采樣頻率f進(jìn)行采樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到時(shí)域離散數(shù)字信號(hào); 每隔ー時(shí)間間隔△ t，對(duì)P個(gè)離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一次快速傅里葉變換，得到頻域信號(hào); 對(duì)所述頻域信號(hào)的第一頻率和第二頻率之間的特定頻段的幅值進(jìn)行積分求和，得到積分和SumA,其中所述特定頻段根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征而確定； 對(duì)包括當(dāng)前時(shí)刻的前N次積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM ； 將該累加和SUM與預(yù)先存儲(chǔ)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，其特征在于，還包括對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)采樣前對(duì)其進(jìn)行調(diào)理，所述調(diào)理包括對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)進(jìn)行放大和帶通濾波，其中所述帶通濾波的下轉(zhuǎn)折頻率和上轉(zhuǎn)折頻率根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征而確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，其特征在于，所述采樣頻率f設(shè)定為所述上轉(zhuǎn)折頻率的三倍，所述時(shí)間間隔At根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征而確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，其特征在于，獲得預(yù)先存儲(chǔ)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”的方法為，通過在多個(gè)已知距離處測(cè)量所述累加和SUM，并通過插值方法得到“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，其特征在于，還包括第一校準(zhǔn)“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”的步驟在得到“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”后，測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體靜態(tài)時(shí)特定頻率的干擾信號(hào)的累加和SUM，作為干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，并存儲(chǔ)該干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，將“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”中的累加和SUM減去該干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，得到校準(zhǔn)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”并存儲(chǔ)； 在對(duì)包括當(dāng)前時(shí)刻的前N次積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM后，將該累加和SUM減去所述干擾信號(hào)貢獻(xiàn)量，再與校準(zhǔn)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，其特征在于，還包括第ニ校準(zhǔn)“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”的步驟測(cè)量一特定體積的運(yùn)動(dòng)物體的累加和SUM，作為體積貢獻(xiàn)量，并存儲(chǔ)體積貢獻(xiàn)量，將“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”中的累加和SUM減去該體積貢獻(xiàn)量，得到校準(zhǔn)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”并存儲(chǔ)； 在對(duì)包括當(dāng)前時(shí)刻的前N次積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM后，將該累加和SUM減去所述體積貢獻(xiàn)量，再與校準(zhǔn)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，其特征在于，所述第一頻率小于所需探測(cè)的最低頻率，所述第二頻率大于所需探測(cè)的最高頻率。
8.一種基于傅里葉變換的微波探測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括 微波探測(cè)器，其對(duì)運(yùn)動(dòng)物體發(fā)射微波探測(cè)信號(hào)，接收運(yùn)動(dòng)物體的回波信號(hào)，將微波探測(cè)信號(hào)和回波信號(hào)疊加為時(shí)域模擬信號(hào)，并輸出該時(shí)域模擬信號(hào)； 采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其接收來自微波探測(cè)器的時(shí)域模擬信號(hào)，對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)以采樣頻率f進(jìn)行采樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)； 快速傅里葉變換裝置，其接收來自采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)，每隔ー時(shí)間間隔At，對(duì)P個(gè)離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到頻域信號(hào)； 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷裝置，其對(duì)所述頻域信號(hào)的特定頻段的幅值進(jìn)行積分求和，得到積分和SumA,對(duì)多個(gè)積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM，將該累加和SUM與預(yù)先存儲(chǔ)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷裝置包括 積分求和単元，其針對(duì)快速傅里葉變換裝置進(jìn)行的毎次快速傅里葉變換所得到的頻域信號(hào)，對(duì)所述頻域信號(hào)的第一頻率和第二頻率之間的特定頻段的幅值進(jìn)行積分求和，得到積分和SumA，其中所述特定頻段根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征而確定；并且對(duì)包括當(dāng)前時(shí)刻的前N次積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM ； 存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”；以及 比較單元，其將所述累加和SUM與從存儲(chǔ)器讀出的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于傅里葉變換的微波探測(cè)設(shè)備，其特征在于，還包括信號(hào)調(diào)理裝置，信號(hào)調(diào)理裝置接收來自微波傳感器的時(shí)域模擬信號(hào)，對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，所述調(diào)理包括對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)進(jìn)行放大器和帶通濾波器，其中所述帶通濾波器的下轉(zhuǎn)折頻率和上轉(zhuǎn)折頻率根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特征而確定。
全文摘要
一種基于傅里葉變換的微波探測(cè)方法，包括對(duì)運(yùn)動(dòng)物體發(fā)射微波探測(cè)信號(hào)，接收運(yùn)動(dòng)物體的回波信號(hào)，并將微波探測(cè)信號(hào)和回波信號(hào)疊加為時(shí)域模擬信號(hào)；對(duì)所述時(shí)域模擬信號(hào)以采樣頻率f進(jìn)行采樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到時(shí)域離散數(shù)字信號(hào)；每隔一時(shí)間間隔Δt，對(duì)P個(gè)離散時(shí)域數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一次快速傅里葉變換，得到頻域信號(hào)；對(duì)所述頻域信號(hào)的特定頻段的幅值進(jìn)行積分求和，得到積分和SumA；對(duì)包括當(dāng)前時(shí)刻的前N次積分和SumA進(jìn)行累加，得到累加和SUM；將該累加和SUM與預(yù)先存儲(chǔ)的“累加和SUM-距離標(biāo)準(zhǔn)曲線”相比對(duì)，得到運(yùn)動(dòng)物體的當(dāng)前距離。本發(fā)明還提供了一種基于傅里葉變換的微波探測(cè)設(shè)備。本發(fā)明提高了距離判斷精度，而且能夠抵抗干擾信號(hào)。
文檔編號(hào)G01S13/08GK102680964SQ201210152830
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者陳忠民, 高鵬程 申請(qǐng)人:上?？评针娮涌萍加邢薰?br>