專利名稱：一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及安防領域，尤其涉及一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法和系統(tǒng)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對安防產(chǎn)品性能的要求也越來越高，目前用于安防的報警器一般都采用被動紅外檢測或微波檢測的方法來對探測區(qū)域進行探測。
在自然界中，任何高于絕對零度(-273.15°)的物體都可以輻射出紅外線，而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關。被動紅外檢測主要是利用熱釋電人體紅外傳感器對物體輻射的紅外信號(通常微弱的紅外信號的波長為8-12μm)進行檢測，物體表面溫度的變化會改變熱釋電人體紅外傳感器輸出的電信號，當前的探測器中熱釋電人體紅外傳感器檢測到紅外信號時對應會輸出相應的電壓信號，如果電壓信號比較大時，或者大于預設的電壓值時，就會給報警器發(fā)出報警信號，當有寵物闖入探測區(qū)域時，探測器也會給報警器發(fā)出報警信號，這就造成了報警器的誤報；當入侵者利用其他手段改變其身體表面溫度時或者采用冷卻型的泡沫粉入侵時，被動紅外檢測不能及時地檢測到有效的紅外信號，從而沒有給報警器發(fā)出及時的報警信號；而且被動紅外探測器主要檢測的運動方向為橫向運動方向，對徑向方向運動的物體檢測能力比較差；微波檢測主要是以多普勒效應為基礎(多普勒效應內(nèi)容為由于波源和接收者之間有存在相互運動而造成接收者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率之間發(fā)生變化。高頻多普勒效應原理公式為F收＝(C±V)λ＝F發(fā)±V/λ＝F發(fā)±F移)。由發(fā)射機發(fā)出高頻電磁波(約10GHz或約24GHz)，在監(jiān)視空間范圍建立起三維的交變電磁場。接收機與發(fā)射機安裝在同一機殼內(nèi)，用于接收從探測區(qū)域內(nèi)反射回來的反射波，并將反射波的頻率與發(fā)射波頻率進行比較后作出判斷。
目前的探測器主要存在的缺點是1、不能正對冷熱風口或冷熱源。熱釋電人體紅外傳感器感應作用與溫度變化有密切的關系，冷熱通風口和冷熱源均有可能引起探測器的誤報。
2、不宜口對易擺動的物體，易擺動物體將會使微波起作用，引起誤報。
3、不宜正對玻璃的門窗，正對玻璃門窗會出現(xiàn)兩個干擾，一是白光干擾，雖然熱釋電人體紅外傳感器對白光是有很強的抑制作用，但畢竟不是100％抑制，避免正對玻璃門窗，才可以完全有效地抑制，二是門窗外有復雜的干擾環(huán)境人群、車輛流動等。
4、防寵物性能差，很容易被寵物干擾誤報警。本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法和系統(tǒng)，能夠克服現(xiàn)有技術存在的缺點。
本發(fā)明是通過下面的技術方案來實現(xiàn)的一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法，包括以下步驟101、至少兩個熱釋電人體紅外傳感器檢測探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號，以至少兩秒為周期對每一秒的紅外信號進行隨機采樣，并把這一周期的紅外信號所對應的數(shù)字信號保存在RAM中，并得出一個周期內(nèi)每一秒鐘物體紅外輻射的頻率；102、把RAM里一個周期內(nèi)每一秒物體紅外輻射的頻率數(shù)據(jù)同ROM里儲存的人體紅外特征頻率進行對比，若探測到的頻率范圍為6-12Hz，則判斷為寵物活動，放棄報警；若探測到的頻率范圍為0-5Hz，則進行報警。
在步驟101和步驟102之間還包括以下步驟201、啟動環(huán)境檢測電路對探測區(qū)域的環(huán)境溫度進行檢測，此溫度檢測信號經(jīng)過A/D轉換后得到溫度檢測數(shù)字信號；202、所述溫度檢測數(shù)字信號分別與所述至少兩個紅外信號經(jīng)過A/D轉換后得到的數(shù)字信號相比較，如果溫度檢測數(shù)字信號與所述至少兩個紅外信號經(jīng)過A/D轉換后得到的數(shù)字信號相同，則放棄報警，結束本次檢測；如果不同，執(zhí)行步驟102。
在步驟101和步驟102之間還包括以下步驟301、啟動微波對檢測探測區(qū)域進行檢測，根據(jù)微波的檢測信號判斷探測區(qū)域內(nèi)是否有物體在移動，如果沒有，放棄報警；如果有，則由多普勒運算根據(jù)微波的檢測信號得到移動物體的活動參數(shù)，經(jīng)過A/D轉換后把活動參數(shù)對應的數(shù)字信號數(shù)據(jù)存儲在RAM中，再與ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍進行比較，如果RAM中的各個參數(shù)對應的數(shù)字信號都落在ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍內(nèi)，則進行報警，如果RAM中的各個參數(shù)對應的數(shù)字信號有一個沒有落在ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍內(nèi)，則放棄報警。
所述ROM中的人體活動特征參數(shù)范圍包括人的移動速度范圍和人的高度范圍。
步驟101中在把每一秒鐘的紅外信號轉化為對應的數(shù)字信號時采用動態(tài)降噪。
一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的系統(tǒng)，包括至少兩個熱釋電人體紅外傳感器，用于檢測探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號；A/D轉換器，與所述的至少兩個熱釋電人體紅外傳感器相連接，用于把各種模擬信號轉化成與之對應的數(shù)字信號；CPU，與A/D轉換器相連接，用于處理A/D轉換器輸出的各種數(shù)字信號，給報警器發(fā)出報警或者放棄報警的信號；ROM，與CPU相連接，用于預存人體紅外特征數(shù)據(jù)范圍和人體活動特征參數(shù)范圍；RAM，與CPU相連接，用于存儲紅外信號、微波檢測信號和溫度檢測信號經(jīng)過A/D轉換后的數(shù)字信號。
該系統(tǒng)還包括微波檢測裝置，與所述A/D轉換器及CPU相連，用于檢測探測區(qū)域，并根據(jù)微波的檢測信號判斷探測區(qū)域內(nèi)是否有物體在移動。
所述CPU還根據(jù)微波的檢測信號運算出移動物體的移動速度和移動物體的高度，并把移動物體的移動速度和移動物體的高度存儲在RAM中。
該系統(tǒng)還包括環(huán)境檢測電路，用于對探測區(qū)域的環(huán)境溫度進行檢測，并把檢測的信號輸入到所述的A/D轉換器中。
由于采用了上述的技術方案，即使探測器正對冷熱風口或冷熱源，因為有環(huán)境檢測電路的存在，也不會出現(xiàn)探測器的誤報；對探測器的檢測信號采用數(shù)字信號進行分析處理，提高了信號的抗干擾性；降低了易擺動的物體對探測器的干擾；提高了防寵物闖入探測區(qū)域而造成誤報警的性能。

圖1是動態(tài)時間分割的原理示意圖。
圖2是對紅外信號進行動態(tài)降噪的電路原理圖。
圖3是整個探測器的系統(tǒng)框圖。如圖1所示，一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法，包括以下步驟兩個熱釋電人體紅外傳感器檢測探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號，以10秒為周期對每一秒的紅外信號進行隨機采樣，并把這一周期的紅外信號所對應的數(shù)字信號保存在RAM中，并得出一個周期內(nèi)每一秒鐘物體紅外輻射的頻率；把RAM里一個周期內(nèi)每一秒物體紅外輻射的頻率數(shù)據(jù)同ROM里儲存的信號數(shù)據(jù)進行分析對比，得出物體紅外輻射的頻率范圍，若此頻率范圍為6-12Hz，則判斷為寵物活動，并放棄報警，若此頻率范圍為0-5Hz，則符合報警條件1。
當所述熱釋電人體紅外傳感器檢測到探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號時，啟動環(huán)境檢測電路對探測區(qū)域的環(huán)境溫度進行檢測，此溫度檢測信號經(jīng)過A/D轉換后得到的數(shù)字信號1分別與所述兩個紅外信號經(jīng)過A/D轉換后得到的數(shù)字信號2和數(shù)字信號3相比較，如果數(shù)字信號1與數(shù)字信號2、數(shù)字信號3相同，則放棄報警，如果不同，則判斷是否符合報警條件1，即判斷物體紅外輻射的頻率范圍，若此頻率范圍為6-12Hz，則不符合報警條件1，就放棄報警，若此頻率范圍為0-5Hz，則符合報警條件1。
當所述熱釋電人體紅外傳感器檢測到探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號時，啟動微波對檢測探測區(qū)域進行檢測，根據(jù)微波的檢測信號判斷探測區(qū)域內(nèi)是否有物體在移動，如果沒有，則判斷為非物體活動信號干擾并且放棄報警，如果有，則由多普勒運算根據(jù)微波的檢測信號得到移動物體的活動參數(shù)，經(jīng)過A/D轉換后把活動參數(shù)對應的數(shù)字信號數(shù)據(jù)存儲在RAM中，再與ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍進行比較，如果RAM中的移動物體的活動參數(shù)對應的數(shù)字信號有一個沒有落在ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍內(nèi)，則放棄報警，如果RAM中的各個參數(shù)對應的數(shù)字信號都落在ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍內(nèi)，則符合報警條件2。
所述RAM中的移動物體的活動參數(shù)包括移動物體的移動速度和移動物體的高度?？梢园讶梭w活動特征參數(shù)范圍對應的數(shù)字信號范圍預置在ROM中，如果微波檢測到當前的信號時，通過多普勒運算就可以得到當前該移動物體的各種活動參數(shù)并轉化為對應的數(shù)字信號存儲在RAM中，如果當前的這些活動參數(shù)的數(shù)字信號都落入預置在ROM中與之對應的人體活動特征參數(shù)范圍內(nèi)，就說明有人入侵到探測區(qū)域。
如果當前的環(huán)境同時符合報警條件1和報警條件2，則進行報警，如果當前的環(huán)境符合報警條件1、報警條件2之一或者兩個條件都不符合，則放棄報警。
在把每一秒的兩個熱釋電人體紅外傳感器檢測到紅外信號轉化成數(shù)字信號時，由于采用了動態(tài)降噪使得信號的精確度提高。
如圖2所示，是對紅外信號進行動態(tài)降噪的電路原理圖，當?shù)谝惠斎攵藄ignal 1和第二輸入端signal 2輸入的紅外信號的噪音電平幅度大的時候，這里的R1*C1的積分時間和R2*C2的積分時間比R3*C3的積分時間大，所以信號在R1和C1、R2和C2上的響應要慢，因此第三輸出端out 3會輸出一個幅度比較大的信號，當CPU檢測到該信號幅度變大時，就會相應地使信號控制端control的輸出信號變大，使三極管導通，削弱了第一運算放大器Amp1和第二運算放大器Amp2的輸出信號，從而達到了對紅外信號進行降噪的目的，即最終第一輸出端out 1和第二輸出端out 2的輸出信號中的噪音被有效濾除。
當?shù)谝惠斎攵藄ignal 1和第二輸入端signal 2輸入的紅外信號的噪音電平幅度小的時候，這里的R1*C1的積分時間和R2*C2的積分時間比R3*C3的積分時間大，所以信號在R1和C1、R2和C2上的響應要慢，因此第三輸出端out 3會輸出一個幅度比較小的信號，當CPU檢測到該信號幅度變小時，就會相應地使信號控制端control的輸出信號變小，使流過三極管的電流減小或者三極管不導通，維持了第一運算放大器Amp1和第二運算放大器Amp2的輸出信號，從而達到了對紅外信號進行降噪的目的，即最終第一輸出端out 1和第二輸出端out 2的輸出信號中的噪音被有效濾除。
如圖3所示，是整個探測器的系統(tǒng)框圖，包括兩個熱釋電人體紅外傳感器，用于檢測探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號；A/D轉換器，與所述的至少兩個熱釋電人體紅外傳感器相連接，用于把各種模擬信號轉化成與之對應的數(shù)字信號；CPU，與A/D轉換器相連接，用于處理A/D轉換器輸出的各種數(shù)字信號，給報警器發(fā)出報警或者放棄報警的信號；ROM，與CPU相連接，預存各種數(shù)字信號數(shù)據(jù)值的范圍，例如人的身高、運動速度，這些人體活動參數(shù)范圍所對應的數(shù)字信號值范圍；還預存了人體在120秒鐘內(nèi)紅外輻射所產(chǎn)生的能量所對應的數(shù)字信號的范圍。
RAM，與CPU相連接，存儲當前從探測區(qū)域內(nèi)檢測到微弱的紅外信號、微波檢測信號和溫度檢測信號經(jīng)過A/D轉換后的數(shù)字信號；
該系統(tǒng)還包括微波檢測裝置，與所述A/D轉換器及CPU相連，用于檢測探測區(qū)域，并根據(jù)微波的檢測信號判斷探測區(qū)域內(nèi)是否有物體在移動。
所述CPU還根據(jù)微波的檢測信號運算出移動物體的移動速度和移動物體的高度，并把移動物體的移動速度和移動物體的高度存儲在RAM中。
該系統(tǒng)還包括環(huán)境檢測電路，用于對探測區(qū)域的環(huán)境溫度進行檢測，并把檢測的信號輸入到所述的A/D轉換器中。
當兩個熱釋電人體紅外傳感器或者其中之一檢測到微弱的紅外信號時，啟動微波對探測區(qū)域進行檢測，根據(jù)微波的檢測信號判斷探測區(qū)域內(nèi)是否有物體在移動，如果沒有，則判斷為非物體活動信號干擾并且放棄報警，如果有，則由多普勒運算根據(jù)微波的檢測信號得到移動物體的活動參數(shù)，經(jīng)過A/D轉換后把活動參數(shù)對應的數(shù)字信號數(shù)據(jù)存儲在RAM中；在兩個熱釋電人體紅外傳感器或者其中之一檢測到微弱的紅外信號的同時，也啟動環(huán)境檢測電路對探測區(qū)域內(nèi)的溫度進行檢測并經(jīng)過A/D轉換器把信號轉化為對應的數(shù)字信號1，并通過CPU的處理與所檢測到微弱的紅外信號所對應的數(shù)字信號2、數(shù)字信號3進行比較，如果數(shù)字信號1與數(shù)字信號2或數(shù)字信號3相同，說明探測區(qū)域內(nèi)并沒有什么異常情況的發(fā)生，CPU沒有給報警器發(fā)報警信號，如果數(shù)字信號1與數(shù)字信號2或數(shù)字信號3不同時，則需要CPU的進一步運算分析，這些運算分析包括以10秒為周期，對兩個熱釋電人體紅外傳感器檢測探測區(qū)域內(nèi)每一秒的微弱的紅外信號進行隨機采樣，并把這一周期的紅外信號所對應的數(shù)字信號保存在RAM中，并得出一個周期內(nèi)每一秒鐘物體紅外輻射的頻率；把RAM里一個周期內(nèi)每一秒物體紅外輻射的頻率數(shù)據(jù)同ROM里儲存的信號數(shù)據(jù)進行分析對比，得出物體紅外輻射的頻率范圍，若此頻率范圍為6-12Hz，則判斷為寵物活動，并放棄報警；若此頻率范圍為0-5Hz，同時存儲在RAM中的移動物體的活動參數(shù)對應的數(shù)字信號也落入預置在ROM中人體的活動特征參數(shù)對應的數(shù)字信號數(shù)值范圍內(nèi)，即同時符合報警條件1和報警條件2，則CPU給報警器發(fā)出報警信號。如果RAM中移動物體的活動參數(shù)對應的數(shù)字信號有一個沒有落在ROM中人體的活動特征參數(shù)對應的數(shù)字信號數(shù)值范圍內(nèi)，即不符合報警條件2，或者物體紅外輻射的頻率不在0-5Hz的范圍內(nèi)，即不符合報警條件1，或者兩個報警條件都不符合，則放棄報警。
權利要求
1.一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法，包括以下步驟101、至少兩個熱釋電人體紅外傳感器檢測探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號，以至少兩秒為周期對每一秒的紅外信號進行隨機采樣，并把這一周期的紅外信號所對應的數(shù)字信號保存在RAM中，并得出一個周期內(nèi)每一秒鐘物體紅外輻射的頻率；102、把RAM里一個周期內(nèi)每一秒物體紅外輻射的頻率數(shù)據(jù)同ROM里儲存的人體紅外特征頻率進行對比，若探測到的頻率范圍為6-12Hz，則判斷為寵物活動，放棄報警；若探測到的頻率范圍為0-5Hz，則進行報警。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法，其特征在于在步驟101和步驟102之間還包括以下步驟201、啟動環(huán)境檢測電路對探測區(qū)域的環(huán)境溫度進行檢測，此溫度檢測信號經(jīng)過A/D轉換后得到溫度檢測數(shù)字信號(D1)；202、所述溫度檢測數(shù)字信號(D1)分別與所述至少兩個紅外信號經(jīng)過A/D轉換后得到的數(shù)字信號相比較，如果溫度檢測數(shù)字信號(D1)與所述至少兩個紅外信號經(jīng)過A/D轉換后得到的數(shù)字信號相同，則放棄報警，結束本次檢測；如果不同，執(zhí)行步驟102。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種動態(tài)時間分割處理探測信號的方法，其特征在于在步驟101和步驟102之間還包括以下步驟301、啟動微波對檢測探測區(qū)域進行檢測，根據(jù)微波的檢測信號判斷探測區(qū)域內(nèi)是否有物體在移動，如果沒有，放棄報警；如果有，則由多普勒運算根據(jù)微波的檢測信號得到移動物體的活動參數(shù)，經(jīng)過A/D轉換后把活動參數(shù)對應的數(shù)字信號數(shù)據(jù)存儲在RAM中，再與ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍進行比較，如果RAM中的各個參數(shù)對應的數(shù)字信號都落在ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍內(nèi)，則進行報警，如果RAM中的各個參數(shù)對應的數(shù)字信號有一個沒有落在ROM中對應的人體活動特征參數(shù)范圍內(nèi)，則放棄報警。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法，其特征在于所述ROM中的人體活動特征參數(shù)范圍包括人的移動速度范圍和人的高度范圍。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法，其特征在于步驟101中在把每一秒鐘的紅外信號轉化為對應的數(shù)字信號時采用動態(tài)降噪。
6.一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的系統(tǒng)，包括至少兩個熱釋電人體紅外傳感器，用于檢測探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號；A/D轉換器，與所述的至少兩個熱釋電人體紅外傳感器相連接，用于把各種模擬信號轉化成與之對應的數(shù)字信號；CPU，與A/D轉換器相連接，用于處理A/D轉換器輸出的各種數(shù)字信號，給報警器發(fā)出報警或者放棄報警的信號；ROM，與CPU相連接，用于預存人體紅外特征數(shù)據(jù)范圍和人體活動特征參數(shù)范圍；RAM，與CPU相連接，用于存儲紅外信號、微波檢測信號和溫度檢測信號經(jīng)過A/D轉換后的數(shù)字信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的系統(tǒng)，其特征在于還包括微波檢測裝置，與所述A/D轉換器及CPU相連，用于檢測探測區(qū)域，并根據(jù)微波的檢測信號判斷探測區(qū)域內(nèi)是否有物體在移動。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的系統(tǒng)，其特征在于所述CPU還根據(jù)微波的檢測信號運算出移動物體的移動速度和移動物體的高度，并把移動物體的移動速度和移動物體的高度存儲在RAM中。
9.根據(jù)權利要求6所述的一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的系統(tǒng)，其特征在于還包括環(huán)境檢測電路，用于對探測區(qū)域的環(huán)境溫度進行檢測，并把檢測的信號輸入到所述的A/D轉換器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種運用動態(tài)時間分割處理探測信號的方法和系統(tǒng)，該方法包括至少兩個熱釋電人體紅外傳感器檢測探測區(qū)域內(nèi)微弱的紅外信號，以至少兩秒為周期對每一秒的紅外信號進行隨機采樣，并把這一周期的紅外信號所對應的數(shù)字信號保存在RAM中，并得出一個周期內(nèi)每一秒鐘物體紅外輻射的頻率；把RAM里一個周期內(nèi)每一秒物體紅外輻射的頻率數(shù)據(jù)同ROM里儲存的人體紅外特征頻率進行對比，若探測到的頻率范圍為6－12Hz，則判斷為寵物活動，放棄報警；若探測到的頻率范圍為0－5Hz，則進行報警。該系統(tǒng)包括檢測微弱的紅外信號至少兩個熱釋電人體紅外傳感器；A/D轉換器；ROM；RAM；CPU本發(fā)明提高探測器的報警準確度。
文檔編號G08B13/189GK1694129SQ200510033818
公開日2005年11月9日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權日2005年4月1日
發(fā)明者皮幼林 申請人:皮幼林