CN102651086A - 一种计数装置、方法以及红外检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种计数装置、方法以及红外检测系统，其中计数方法包括：将被动式红外传感器的脉冲信号进行信号融合，得到融合信号；当在所述融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号一时，启动定时器，开始构建动态数据帧；根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建；当所述动态数据帧构建完成时，按照判决准则，对所述动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断，从而实现使用被动式红外传感器达到较为准确的计数。

Description

一种计数装置、方法以及红外检测系统

技术领域

本发明涉及红外检测领域，尤其涉及一种计数装置、方法以及红外检测系统。

背景技术

随着科学技术的发展，红外检测技术广泛应用于通讯，军事，航天，医疗，探测等科学领域，如红外自动干手器，红外报警器，红外测温，红外计数等。

主动红外探测方法和被动红外探测方法是红外探测技术的两种主要探测手段。主动红外探测装置由主动红外发射器和主动红外接收器组成，当发射器与接收器之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生触发信号。被动红外探测装置是通过检测被测对象释放的红外线来进行工作的。

在计数领域，主动式红外以其自身的技术特点，广泛应用于公共场所的客流量统计、生产线的产品计数等领域。

但是，主动式红外计数装置存在以下问题：主动式红外工作时需要不断向外界发射红外线，导致其功耗较大，在计数应用时无法采用电池供电；另一方面，由于主动红外采用发射、接收的方式，在对被测对象进行计数时，必须将发射装置和接收装置安装到被测对象的两侧，安装不便，限制了主动红外的广泛应用。

被动式红外传感器以不发射任何类型辐射、器件功耗小、隐蔽性好、价格低廉等优点，广泛应用于安防工程等各个领域。但是由于被动式红外传感器容易受各种热源干扰，穿透力差，易受射频辐射干扰等缺点，限制了被动式红外传感器在计数领域的应用。目前，被动式红外传感器主要应用于检测有无人或者是否有其他能够发出红外线的动物及物体经过传感器周围，而无法准确地统计个体数量。

因此，在现有技术条件下，采用功耗低、体积小、价格低廉的被动式红外传感器，还无法实现对被测对象进行较为精确的计数。

发明内容

本发明实施例为使用被动式红外传感器进行计数，提供了一种计数装置、方法以及红外检测系统。

其中，计数方法基于被动式红外传感器，包括如下步骤：

将被动式红外传感器的脉冲信号进行信号融合，得到融合信号；

当在融合信号中接到被动式红外传感器的脉冲信号一时，启动定时器，开始构建动态数据帧；

根据定时器的设定时长，确定是否完成动态数据帧的构建；

当动态数据帧构建完成时，按照判决准则，对动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断。

进一步的，被动式红外传感器的脉冲信号携带被动式红外传感器的标识，信号融合依被动式红外传感器的脉冲信号的时间进行排序，并包含所述脉冲信号携带的被动式红外传感器标识，上述标识指向产生所述脉冲信号的被动式红外传感器。

进一步的，上述当在融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号一，启动定时器，开始构建动态数据帧的步骤具体为：

接收所述被动式红外传感器的脉冲信号一，如果定时器未启动，则启动定时器，开始构建动态数据帧；如果定时器已启动，判断所述定时器计时是否到达设定时长，如果已到达设定时长，则再次启动所述定时器，并开始构建动态数据帧；如果未达设定时长，将定时器清零，并使定时器重新开始计时。

更进一步的，上述根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建的步骤具体为：当定时器计时到达设定时长时，完成所述动态数据帧的构建；如果未达设定时长，则继续对所述动态数据帧的构建。

或者，上述根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建的步骤具体为：当在所述融合信号中接到被动式红外传感器的脉冲信号二时，判断定时器计时是否到达设定时长，如果到达所述设定时长，完成所述动态数据帧的构建；如果未达设定时长，则继续对所述动态数据帧的构建。

进一步的，根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建，具体包括：

当在融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号三，且脉冲信号三在融合信号中，为脉冲信号一的相邻脉冲时，

如果脉冲信号三与脉冲信号一的时间间隔小于设定时长，将定时器清零，继续对动态数据帧的构建；

如果脉冲信号三与脉冲信号一的时间间隔大于或等于所述设定时长，完成动态数据帧的构建。

进一步的，按照判决准则对动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断的步骤具体为：借助动态数据帧内的脉冲信号所携带的被动式红外传感器标识，判断被测目标的移动方向和个数。

更进一步的，上述借助动态数据帧内的脉冲信号所携带的被动式红外传感器标识，判断被测目标的移动方向为，只做一次移动方向的判断，包括：找出与动态数据帧内第一个脉冲信号距离最近，且携带被动式红外传感器的标识不同的脉冲信号，根据第一个脉冲信号和标识不同的脉冲信号分别携带的被动式红外传感器的标识的顺序，判断被测目标的移动方向。

更进一步的，上述借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动个数包括，对动态数据帧内连续两个携带同一被动式红外传感器标识的脉冲信号间隔小于设定阈值时，忽略这两个脉冲信号中的一个；上述阈值的设定，至少取决于以下之一：

脉冲信号的宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

进一步的，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动个数包括，当相邻两个脉冲信号所携带的被动式红外传感器的标识，所分别对应的被动式红外传感器的探测范围不同，且所述两个探测范围以及所述两个探测范围之间的范围，至少部分与另一被动式红外传感器的探测范围重合时，将所述相邻两个脉冲信号计数为一。

进一步的，上述定时器的设定时长的设置，至少取决于以下一项：

所述被动式红外传感器的设置、被动式红外传感器的脉冲信号宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

本发明还提供了一种红外检测系统，包含红外传感设备和信号处理设备；

红外传感设备，用于对感应区域范围内的红外线进行探测，产生感应后生成脉冲信号，并发送给信号处理设备；红外传感设备至少包含两个被动式红外传感器；脉冲信号携带有被动式红外传感器的标识，指向产生所述脉冲信号的被动式红外传感器；

信号处理设备，包含传感器信号融合模块、定时器、动态数据帧生成模块和动态数据帧分析模块；

传感器信号融合模块，用于接收所述红外传感设备发送的所述脉冲信号，并进行信号融合，生成融合信号：所述信号融合具体为：依所述脉冲信号的产生时间或接收时间进行排序，并包含所述脉冲信号携带的被动式红外传感器标识；

动态数据帧生成模块，用于在所述融合信号中包含脉冲信号一时，启动定时器，开始动态数据帧的构建；并根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建，在完成所述动态数据帧的构建时，通知所述动态数据帧分析模块；

动态数据帧分析模块，用于按判决准则对动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断。

进一步的，动态数据帧生成模块用于在所述融合信号中包含新的脉冲信号时，启动定时器，开始动态数据帧的构建具体为，在融合信号中包含新的脉冲信号时，判断所述定时器计时是否到达设定时长，如果已经到达设定时长，则启动所述定时器，并开始构建动态数据帧；如果未达设定时长，则通知所述定时器清零；

定时器，用于接到清零通知时，清零并重新开始计时。

更进一步的，定时器进一步用于，当定时器计时到达设定时长时，通知所述动态数据帧生成模块；

所述动态数据帧生成模块用于根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建具体为，在接到所述定时器计时到达设定时长的通知时，完成所述动态数据帧的构建。

进一步的，上述动态数据帧生成模块用于根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建具体为：

当在所述融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号三，且所述脉冲信号三在所述融合信号中为所述脉冲信号一的相邻脉冲时，

如果所述脉冲信号三与所述脉冲信号一的时间间隔小于所述设定时长，将所述定时器清零，继续对所述动态数据帧的构建；

如果所述脉冲信号三与所述脉冲信号一的时间间隔大于或等于所述设定时长，完成所述动态数据帧的构建。

进一步的，上述动态数据帧分析模块具体用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向和个数。

更进一步的，所述动态数据帧分析模块用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向为，只做一次移动方向的判断，包括：找出与所述动态数据帧内第一个脉冲信号距离最近，且携带被动式红外传感器的标识不同的脉冲信号，根据所述第一个脉冲信号和所述标识不同的脉冲信号分别携带的被动式红外传感器的标识的顺序，判断被测目标的移动方向。

进一步的，上述定时器的设定时长，至少取决于以下一项：

所述被动式红外传感器的设置、被动式红外传感器的脉冲信号宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

进一步的，宏伟检测系统还包括控制模块，用于接收所述动态数据帧分析模块所判断的被测目标的移动方向和个数的信息，根据由多个接收到的所述信息得出的统计结果，产生对用电设备的控制信号。

本发明还提供了一种计数装置，基于被动式红外传感器感应产生的脉冲信号进行计数，包含：传感器信号融合模块、定时器、动态数据帧生成模块和动态数据帧分析模块；其中，

传感器信号融合模块，用于接收被动式红外传感器感应产生的脉冲信号，并进行信号融合，生成融合信号：所述脉冲信号，携带有被动式红外传感器的标识，所述标识指向产生所述脉冲信号的被动式红外传感器；所述信号融合为，依所述脉冲信号的产生时间或接收时间进行排序，并包含所述脉冲信号携带的被动式红外传感器标识；

动态数据帧生成模块，用于在所述融合信号中包含脉冲信号一时，启动定时器，开始动态数据帧的构建；并根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建，通知所述动态数据帧分析模块；

动态数据帧分析模块，用于按判决准则对所述动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断。

进一步的，上述动态数据帧生成模块用于在所述融合信号中包含新的脉冲信号时，启动定时器，开始动态数据帧的构建具体为，在所述融合信号中包含新的脉冲信号时，判断所述定时器计时是否到达设定时长，如果已经到达设定时长，则启动所述定时器，并开始构建动态数据帧；如果未达设定时长，则通知所述定时器清零；

定时器，用于接到清零通知时，清零并重新开始计时。

进一步的，上述动态数据帧分析模块具体用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向和个数。

更进一步的，上述动态数据帧分析模块用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向为，只做一次移动方向的判断，包括：找出与所述动态数据帧内第一个脉冲信号距离最近，且携带被动式红外传感器的标识不同的脉冲信号，根据所述第一个脉冲信号和所述标识不同的脉冲信号分别携带的被动式红外传感器的标识的顺序，判断被测目标的移动方向。

更进一步的，上述定时器的设定时长，至少取决于以下一项：

所述被动式红外传感器的设置、被动式红外传感器的脉冲信号宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

本发明实施例提出的红外检测系统及其计数方法，使用被动式红外传感器可以降低红外检测系统的成本和功耗，而融合多个传感器的检测信号，利用定时器构建动态数据帧，并针对动态数据帧按照一定的判决准则进行被测对象移动方向的判断和个数的计算，则弥补了被动式红外传感器灵敏度和精度的不足，极大降低了误码率，实现使用被动式红外传感器达到较为准确的计数。

附图说明

图1为本发明提供的一计数方法实施方式框图。

图2为本发明一方法实施例红外探测设备安装示意。

图3为本发明一方法实施例感应脉冲融合示意。

图4为本发明一方法实施例流程图。

图5为本发明一方法实施例感应脉冲融合示意。

图6为本发明一方法实施例感应脉冲融合示意。

图7为本发明一方法实施例去干扰仿真效果示意。

图8为本发明系统实施例结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提出了一种红外检测系统及其计数方法，与传统的基于主动式红外传感器的计数方法相比，该系统和方法基于被动式红外传感器，能实现对被测对象较为精确的计数。在保证高检测准确度的前提下，红外检测系统的成本和功耗会显著降低。

本发明提供的一利用被动式红外传感器计数的方法实施方式如图1所示，其中，至少需要两个被动式红外传感器。

首先将被动式红外传感器的脉冲信号进行信号融合，得到融合信号；

当在融合信号中接到被动式红外传感器的脉冲信号一时，启动定时器，开始构建动态数据帧；

根据定时器的设定时长，确定是否完成该动态数据帧的构建；

当所述动态数据帧构建完成时，按照判决准则，对所述动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断

以下结合其他附图和具体实施例进行详细说明。

基于被动式红外检测系统的计数方法，首先在需要进行计数统计的附近安装N(N＞＝2)个被动式红外传感器。N个红外传感器的探测范围要覆盖被测对象所经过的区域，且探测范围不能完全相同，从而使得其中至少有两个红外传感器所产生的红外感应信号要保持一定的时间差。如图2所示，若要统计进出屋子的人数，或是统计屋内人数，需要在屋门处设置红外传感探头。N＝2时，两个被动式红外传感探头分别设置在门的内外两侧。因红外线传感探头对横切方向的移动最为敏感(对径向移动反应不敏感)，且为避免将宠物和其他小动物的活动也统计进来(所以对安装高度有一定要求)，所以此例中将两个传感器探头设置在门梁位置且探测方向垂直于进出方向，距离地面的最佳高度为2～2.2米。当然也不限制于此，比如设置在某侧门柱的上半部的屋内和屋外两侧，探测方向垂直于进出方向即可。

当被测对象经过红外传感器的探测区域时，将会触发这些红外传感器，每个红外传感器会产生相应的红外感应脉冲信号。如图2所示，假设探头1为红外传感器1的传感探头，安装在屋内，探头2为红外传感器2的传感探头，设置在屋外，当有人走出房间时，探头1先被触发产生脉冲11，探头2后被触发产生脉冲21，以此类推。

各红外传感器产生的脉冲信号，会进行信号融合，融合信号为时间顺序上的信号叠加，即按各个红外传感器脉冲信号的时间先后顺序进行排序，如图3中融合信号S所示，在时间轴上体现为脉冲信号11、21、13......需要说明的是，在融合信号中，根据不同传感器的标识特征，比如不同传感器的序列号或地址信息，可将不同传感器产生的脉冲信号区别开来。

在进行计数之前，先要设置定时器T的设定时长，假设为L。

1、启动定时器，开始构建动态数据帧。

当收到红外传感器1的脉冲(本例为脉冲11上升沿)时，启动定时器T开始计时，在融合信号中开始一帧动态信号帧的记录。

2、分帧，即一帧动态数据帧构建完成。

在每收到一个新的感应脉冲时，判断定时器T计时是否超过设定时长L。如果还没超过L，定时器T清零并重新开始计时；如果超过L，则该帧数据记录完毕，形成一帧动态数据帧。

如果以新接收脉冲为触发一帧动态数据帧是否构建完成的条件，可能会引起一定的判断时延，所以在较优的实施例如图4所示中，定时器计时的同时，也在判断是否超过设定时长L，在未接到新的脉冲，而定时器T计时已经超过设定时长L时，则一帧动态数据帧的构建完成。前两个步骤，按照图4所示流程，对图3接收的脉冲信号进行具体描述如下。

当接收到脉冲信号11时，除非定时器刚通电或刚开始进行工作，如果是已经在使用中，则先判断定时器T计时时间是否达到设定时长L。假设上一帧动态数据帧已经构建完成，定时器T计时至L后即停止在L状态，则启动定时器(启动意味者清零并重新开始计时)，并开始构建新的一帧动态数据帧。

接收到新脉冲即脉冲信号21时，判断定时器T计时时间是否达到设定时长L，图3的例子中还未达到L(t＜L)，所以定时器T清零并重新开始计时，动态数据帧继续构建，在图3中体现为融合信号S的脉冲11至脉冲21段。脉冲21之后的时长L之内一直未产生新的脉冲，所以当判断定时器到达设定时长L时，即完成一帧动态数据帧的构建。此帧动态数据帧为从融合信号S的脉冲11的上升沿，直到脉冲21的下降沿。或者，此帧动态数据帧为从融合信号S中脉冲11的上升沿，直到脉冲21上升沿之后的L，因为这一段L内没有有效数据，这两种方式不会造成后续判决的差异。为了脉冲13产生时开始新的一帧动态信号帧的记录，定时器T并不因到达设定时长L而自动清零，而是在接到脉冲13时才再次启动(即清零)计时。

在另一可替代的实施例中，动态数据帧的起始点仍为脉冲11的上升沿，而上述步骤1中启动定时器T的触发时间点，设置在第一个脉冲(脉冲11)的下降沿，这种方式中，设定时长L做为前一脉冲下降沿至后一脉冲上升沿时间间隔的判断，会受到脉冲宽度的影响。

3、分析动态数据帧，按一定判决准则进行被测对象移动方向及进出个数的判断。

根据该数据帧中不同红外传感器传来的感应脉冲信号来判断人员进出顺序及人数，首先要根据不同传感器感应脉冲信号的先后顺序判断出在这一帧中人的运动方向(进入房间还是走出房间)，区分不同传感器感应产生的脉冲信号则要用到红外传感器标识；然后来计算该数据帧中人数，同时可配合着补偿修正和去干扰的方法。比如，因传感器2的敏感度较高，当一人通过时，如图5所示触发了两个脉冲21、22，此时可以设判决准则为：当传感器1发一个脉冲，传感器2连续发两个脉冲时，为一个人离开；那么当传感器2只发一个脉冲时，并不进行个数的统计(有可能来人并未进屋，而是来到门前又转身返回)。或者，此处亦可将判决准则设置为：如果相邻两个脉冲所携带的被动式红外传感器标识一致，并且它们之间相隔时间低于设定阈值L’，则其中的一个脉冲视为误发。所以当传感器1发脉冲11，传感器2连续发出两个间隔时间低于设定阈值L’的脉冲21、22时，将脉冲22看作误发或干扰，统计为一人离开。

本发明提供的另一方法实施例的脉冲信号融合如图6所示，在此例中传感器的个数和位置与前述实施例相同。

1、当收到红外传感器1的脉冲11上升沿时，启动定时器T开始计时，在各传感器脉冲的融合信号中开始一帧动态信号帧的记录。融合信号S在时间轴上体现为脉冲信号11、21、12、22、13......

2、在每收到一个新的感应脉冲时，判断定时器T计时是否超过设定时长L。如果还没超过L，定时器T清零并重新开始计时。接收到脉冲信号21、12、22时，由于定时器T皆未达L，所以每次都会开始重新计时。脉冲22之后的L之内一直未产生新的脉冲，所以从融合信号S的脉冲11的上升沿，直到脉冲22下降沿(也可直到脉冲22之后的L时长时)为一帧动态数据帧。

3、对这一帧动态数据帧，按如下判决准则进行被测对象进出顺序及进出个数的判断：

在每一动态数据帧内只对进出方向做一次判断。如果探头1先于探头2产生感应脉冲，即在融合信号中，脉冲信号11在先，脉冲信号21在后，则判断出被探测的人离开屋子，然后再根据脉冲数据中包含着的不同传感器的特征进行计数。在图6对应的实施例中，计数为2，即从这一动态数据帧中得出有两人离开房间。

如果一个动态数据帧内的脉冲信号的顺序为：11、21、22、12，由于只判断一次进出方向而脉冲信号11在先，所以判断出被探测的人的移动方向为离开房间。由于脉冲21和22相隔时间过短，很有可能属一人次连续触发探头2导致连发两个脉冲，如果在此处进行补偿修正则为：将脉冲22视为误发并忽略脉冲12，只计算为一人次离开房间。此处需要进行补偿修正判断标准为，如果相邻两个脉冲所携带的被动式红外传感器标识一致，并且它们之间相隔时间低于设定阈值L’，则其中的一个脉冲视为误发。此例中脉冲21和22都来自传感器2，它们之间相隔时间小于阈值L’，所以视其中之一为误发。

设定阈值L’至少与以下之一有关：脉冲信号的宽度、被测目标的性质，以及被测目标的形状体积。被测目标的性质与被测目标的移动速度有密切关系，如被测目标为宠物寄养场的猫狗类，移动速度相对较快；而被测目标为养老院的老年人群体，则移动速度相对较慢。

在传感器灵敏度和精度很高的情况下，可在一个动态数据帧内进行两次或以上的进出方向判断，甚至无需设置定时器来进行动态数据帧的分帧。比如上例中动态数据帧的脉冲信号的顺序为：11、21、22、12时，由脉冲11、21得出有一人离开房间，由脉冲12、22得出有另一人离开房间。但在目前的被动式红外传感器灵敏度和精度条件下，则很有可能是一个人连续触发探头2从而连续两次产生脉冲21和22(否则被动式传感器早可以应用于精确计数)，所以才会有上述在每一动态数据帧内只对进出方向做一次判断的判决准则。

并且，由于定时器的L可以进行设置，设置合适的设定时长L，尽量将每一个进/出者造成的感应脉冲，与下一个进/出者引发的感应脉冲，分割在两个不同的动态数据帧中，让一个动态数据帧尽量只包含一人次的进出，使计数更加精确。

定时器的设定时长L的设置，可以与下面一项或多项因素有关：

被动式红外传感器探头的设置、被测目标性质，或被测目标的形状体积等。

被动式红外传感器探头的设置包括，传感器探头的设置方位、探头的灵敏度和精度、探头的检测覆盖广度和距离长度，

被测目标的性质，主要与被测目标的移动速度有关，比如在养老院中进行检测，被测目标的移动速度，可能会比在大学图书馆中进行检测的对象的移动速度要缓慢得多；又如在宠物医院中对狗类或猫类数量进行检测，这些动物的移动速度相较更快，所以可根据被测目标性质的不同，调整定时器T的设定时长L。

另外，如前述的分析，如果定时器启动是在下降沿，设定时长L还与被动式红外传感器的脉冲信号宽度有关。

上述方法实施例同样适用于有三个或以上被动红外传感器组合时的计数方法。本发明实施例提供一种三个被动红外传感器组合的计数方法，首先，在图2所示的两个红外传感探头中间再设置一个探头，三个被动式红外传感器按从左到右顺序编号为红1、红2、红3。本例中由于红2探头的灵敏度和精度都很高，将红2用作统计人数，而将红1和红3来判断进出方向。同样用上面方法实施例中的启动定时器，开始构建动态数据帧；完成动态数据帧的构建；分析动态数据帧，按一定判决准则进行被测对象进出顺序及进出个数的判断的步骤具体如下。

在接到新脉冲时(如果有人离开屋子，首先应是红1，再顺序为红2、红3发送感应脉冲)启动定时器T；待再次接到新脉冲时判断定时器是否经过设定时长L，如果未达L则清零，如果已达L则完成一个动态数据帧的构建。在分析步骤中，根据红1和红3产生脉冲的先后顺序判断检测对象的进出方向，而用红2的脉冲个数做为进或出的人数统计结果。在本例的判决准则中，红1和红3除了判断进出方向，同时做为红2探头的辅助和补充。红2的灵敏度和精度都比较高，但探测范围也可能较窄，而红1和红3的探测范围较宽，且红1和红3的探测范围以及它们之间的范围，是包含或至少一部分包含红2的探测范围的。在人以非常快的速度或者以一定角度穿过门时，红2可能未探测到或出现丢脉冲的情况，此时若红1和红3都有正常脉冲且相隔时间在一定时间范围内，即可认为有一人从此门进/出。如果只收到红1、红2，或者仅收到红3、红2的脉冲，则不认定为有人进出。图7展示了按照此方法安装三个探头，并且按上述判决准则进行去干扰和补偿修正之后，计算一帧内不同人数时，误帧率结果与红2丢脉冲概率关系的仿真结果。

图7中可见，在一个动态数据帧内只有一人(进或出)时，未进行红1和红3的修正时，红2丢脉冲的概率越大则越影响判断结果的准确性(即误帧率)。当加上红1和红3的修正后，即使红2的丢脉冲概率从0.05增加至0.2，误帧率依然为零，即一帧内仅有一人时，即使红2严重丢脉冲，由于有红1和红3的修正，依然能保证统计数字的正确性。由于对两个或两个以上人数的修正需要用到更多的探头和/或更复杂的判决准则，在只用这三个探头且只用上述判决准则对一人进行修正的情况下，一帧包含各种人数情况下的总误帧率就已有了明显降低。如前述所言，当设置合适的定时器时长L，尽量将每一个进/出者造成的感应脉冲，与下一个进/出者引发的感应脉冲，分割在两个不同的动态数据帧中，即尽量使每一帧动态数据帧中只包含一个进/出者的脉冲数据，从而避免一帧含有两个或以上人数的情况，则更能保证近似于零的误帧率。

再比如，用四个探头组合和判决准则可以为，假设红3和红4的灵敏度较低，在红3的外侧再设置红4探头，或者将红4设置在红3的探测角度互补位置，比如分别设置在门框的两个顶角处。依然用红2来计数，其他探头用来判断进出方向。这样，只要红3和红4发生一个(或连续多个)感应脉冲，即可认为屋外探测设备获得了探测数据，那么连续红1、2、3，红1、2、4，红1、2、3、4，或红1、3、4的感应脉冲，都判断为一人次走出房间。

本发明实施例提供的红外检测系统如图8所示，包含红外传感设备和信号处理设备。

红外传感设备，用于对其感应区域范围内的红外线进行探测，并产生感应脉冲信号。本例中，红外检测系统至少包含2个被动式红外传感器，其红外探头的探测区域至少不完全相同。红外传感模块将产生感应脉冲信号通过信号传输模块发送给信号处理模块，并在每一个脉冲信号上标注传感器的标识特征及信号触发时间。或者，只在脉冲信号上标注传感器的标识特征，由信号处理模块接收信号时标注近似的信号触发时间。

信号处理设备，用于对接收到的来自传输模块的脉冲信号进行信号融合，动态数据帧的分帧，以及人数统计，是红外探测系统中的核心。同时，信号处理模块可检测环境参数从而实现对环境干扰的滤除。

具体的，信号处理设备包括定时器T，传感器信号融合模块动态数据帧生成模块和动态数据帧分析模块。

传感器信号融合模块，接收红外传感设备发送的脉冲信号，并进行信号融合，生成融合信号。红外传感模块发送给信号处理设备的脉冲信号，携带有被动式红外传感器的标识，标识指向产生脉冲信号的被动式红外传感器；所以，传感器信号融合模块接收脉冲信号，依据脉冲信号的产生时间或接收时间进行排序，并包含脉冲信号携带的被动式红外传感器标识。

动态数据帧生成模块，在有人进入或者离开房间时，传感器信号融合模块中的融合信号融合了新的感应脉冲，动态数据帧生成模块开始进行动态数据帧构建，并启动定时器T；并根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建。此处在接到感应脉冲的上升沿，即开始构建动态数据帧，可同时启动定时器T。更优的方案是，在接到感应脉冲的上升沿就启动定时器，这样，L的判断便不受脉冲宽度的影响。当接收新的感应脉冲时，动态数据帧生成模块判断是否到达定时器T的设定时长L，如果未到L则将定时器T清零并重新开始计时；如果定时器T计时已达到L则完成一帧动态数据帧的构建，并通知动态数据帧分析模块。下一次接收新的感应脉冲时即开始构建下一动态数据帧。

动态数据帧分析模块，存有判决准则，依据判决准则对动态数据帧内被测对象移动方向及进出个数进行判断。判断完成，根据每个动态数据帧内进入或者离开房间的人数，对房间内的人数进行统计。

在动态数据帧分析模块中存有的判决准则，一般与红外传感设备有关，比如与被动式红外传感器设置探头的个数、设置位置和检测角度、检测范围、灵敏度和精度等皆有关系，与定时器T设定时长L也有关。在本说明书中无法穷举，上述诸多方法实施例中的例举仅为较优方案。

本发明另一红外系统实施例中，还包含控制模块，如图8的虚框所示，从而实现根据计数结果进行设备控制的目的。

在本实施例中，动态数据帧分析模块也可以仅将每个动态数据内进出人数通知控制模块，由控制模块计算房间内实际的人数。

控制模块，用于根据信号处理设备传来的数据，计算房间内的实际人数，并根据人数的变化情况产生不同的控制信号，来控制房间内的各种设备，如水、燃气、灯、空调等，或者是根据设置产生报警信号信息。房间内人数，可由每次收到信号处理模块的数据进行统计而得出，等于上一次统计数据，减去离开人数，加上进入人数。控制方式比如房间内人数较多时，将通风孔调大，或打开更多的照明设备等。建筑物内有多个房间时，可达到有效监控和管理建筑物内各个房间地目的，大大节省检测系统的成本和功耗。

进一步的，控制模块与红外传感模块相连，如图8中的虚连接线，根据得到的测算数量的精准程度，可以控制每个红外传感器的工作状态(如开关控制)、调整红外传感模块探头的检测角度等。

在上述实施例的基础上，可进一步包含信号传输模块，用于将来自红外传感模块的感应脉冲信号传输给信号处理模块。一般来说，信号处理模块与红外传感模块在物理上相隔一定距离，虽可使用无线或有线方式进行信号传输，但有线方式比无线方式还需多考虑布线等问题。因ZigBee具有低功耗、低成本、设备简单、组网灵活等优点，适合小信息量的近距离传输，本例推荐通过ZigBee无线通信网络进行传输。如果两模块之间的距离更近，亦可通过蓝牙传输。

本发明还提供独立的计数装置，可基于被动式红外传感器感应产生的脉冲信号进行计数。该计数装置包含传感器信号融合模块、定时器、动态数据帧生成模块和动态数据帧分析模块；其中，

传感器信号融合模块，用于接收被动式红外传感器感应产生的脉冲信号，并进行信号融合，生成融合信号。脉冲信号中携带有被动式红外传感器的标识，标识指向产生所述脉冲信号的被动式红外传感器；信号融合即依脉冲信号的产生时间或接收时间进行排序，并包含上述被动式红外传感器标识。

动态数据帧生成模块，用于在融合信号中出现一新脉冲信号时，启动定时器，开始动态数据帧的构建；并根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建。在完成所述动态数据帧的构建时，通知所述动态数据帧分析模块。

动态数据帧分析模块，用于按判决准则对完成的动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断。

一个具体实施例中，动态数据帧生成模块在融合信号中包含一个新的脉冲信号时，判断定时器计时是否到达设定时长，如果已经到达设定时长，则启动定时器，并开始构建动态数据帧；如果未达设定时长，则通知所述定时器清零，此时，定时器接到清零通知时，清零并重新开始计时。

动态数据帧的构建完成，可以两种方式进行：

第一种，当定时器计时的同时，还进行是否到达设定时长的判断。当计时到达设定时长时，通知动态数据帧生成模块。动态数据帧生成模块在接到定时器计时到达设定时长的通知时，完成所述动态数据帧的构建。

第二种，当融合信号中包含另一新的脉冲信号时，如果该信号和与它相邻的前一脉冲信号一的时间间隔小于设定时长，将定时器清零，继续对动态数据帧的构建；如果该信号和与它相邻的前一脉冲信号的时间间隔大于或等于设定时长，则完成所述动态数据帧的构建。

另一实施例中，动态数据帧分析模块借助动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，来判断被测目标的移动方向和个数。

其中的一个具体实施例里，动态数据帧分析模块对一帧动态数据帧只做一次移动方向的判断，包括：找出与该动态数据帧内第一个脉冲信号距离最近，且携带被动式红外传感器的标识不同的脉冲信号，根据第一个脉冲信号和与第一个脉冲信号标识不同的脉冲信号分别携带的被动式红外传感器的标识的顺序，判断被测目标的移动方向。比如图3中脉冲11在21之前，标识传感器1产生脉冲信号在前，所以被测目标的移动方向是由内向外(传感器1的探头1在屋内，传感器2的探头2在屋外)。

需要指出的是，定时器的设定时长，至少取决于以下一项：

所述被动式红外传感器的设置、被动式红外传感器的脉冲信号宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

根据上述计数装置的计数结果，可由外部控制中心对这些结果数据进行整理，并发生控制信号。比如，根据对多个动态数据帧所判断出的多次被测目标的移动方向和个数的信息，整理统计得到建筑物内的被测目标的数量，产生对一些用电设备，如空调、抽风机等的控制信号，调整建筑物内的温度。

需要指出的是，上述所有实施方式和实施例，均不限于对进出房间的人数的计量，对所有产生红外线的活动物体的检测和计数都可以实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (24)

1.一种计数方法，其特征在于，所述方法基于被动式红外传感器，所述方法包括：

将所述被动式红外传感器的脉冲信号进行信号融合，得到融合信号；

当在所述融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号一时，启动定时器，开始构建动态数据帧；

根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建；

当所述动态数据帧构建完成时，按照判决准则，对所述动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断。

2.如权利要求1所述的计数方法，其特征在于，所述被动式红外传感器的脉冲信号携带被动式红外传感器的标识，所述信号融合依所述被动式红外传感器的脉冲信号的时间进行排序，并包含所述脉冲信号携带的被动式红外传感器标识，所述标识指向产生所述脉冲信号的被动式红外传感器。

3.如权利要求1或2所述的计数方法，其特征在于，所述当在融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号一，启动定时器，开始构建动态数据帧的步骤具体为：

接收所述被动式红外传感器的脉冲信号一，如果定时器未启动，则启动定时器，开始构建动态数据帧；如果定时器已启动，判断所述定时器计时是否到达设定时长，如果已到达设定时长，则再次启动所述定时器，并开始构建动态数据帧；如果未达设定时长，将定时器清零，并使定时器重新开始计时。

4.如权利要求3所述的计数方法，其特征在于，所述根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建的步骤具体为：当定时器计时到达设定时长时，完成所述动态数据帧的构建；如果未达设定时长，则继续对所述动态数据帧的构建。

5.如权利要求3所述的计数方法，其特征在于，所述根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建的步骤具体为：当在所述融合信号中接到被动式红外传感器的脉冲信号二时，判断定时器计时是否到达设定时长，如果到达所述设定时长，完成所述动态数据帧的构建；如果未达设定时长，则继续对所述动态数据帧的构建。

6.如权利要求1或2所述的计数方法，其特征在于，根据定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建，具体包括：

当在所述融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号三，且所述脉冲信号三在所述融合信号中，为所述脉冲信号一的相邻脉冲时，

如果所述脉冲信号三与所述脉冲信号一的时间间隔小于所述设定时长，将所述定时器清零，继续对所述动态数据帧的构建；

如果所述脉冲信号三与所述脉冲信号一的时间间隔大于或等于所述设定时长，完成所述动态数据帧的构建。

7.如权利要求2所述的计数方法，其特征在于，所述按照判决准则对所述动态数据帧，进行被测目标移动方向和个数的判断的步骤具体为：借助所述动态数据帧内的脉冲信号所携带的被动式红外传感器标识，判断被测目标的移动方向和个数。

8.如权利要求7所述的计数方法，其特征在于，所述借助所述动态数据帧内的脉冲信号所携带的被动式红外传感器标识，判断被测目标的移动方向为，只做一次移动方向的判断，包括：找出与所述动态数据帧内第一个脉冲信号距离最近，且携带被动式红外传感器的标识不同的脉冲信号，根据所述第一个脉冲信号和所述标识不同的脉冲信号分别携带的被动式红外传感器的标识的顺序，判断被测目标的移动方向。

9.如权利要求7或8所述的计数方法，其特征在于，所述借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动个数包括，对动态数据帧内连续两个携带同一被动式红外传感器标识的脉冲信号间隔小于设定阈值时，忽略所述两个脉冲信号中的一个；所述阈值的设定，至少取决于以下之一：

脉冲信号的宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

10.如权利要求8所述的计数方法，其特征在于，所述借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动个数包括，当相邻两个脉冲信号所携带的被动式红外传感器的标识，所分别对应的被动式红外传感器的探测范围不同，且所述两个探测范围以及所述两个探测范围之间的范围，至少部分与另一被动式红外传感器的探测范围重合时，将所述相邻两个脉冲信号计数为一。

11.如权利要求1或2所述的计数方法，其特征在于，所述定时器的设定时长的设置，至少取决于以下一项：

所述被动式红外传感器的设置、被动式红外传感器的脉冲信号宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

12.一种红外检测系统，其特征在于，包含红外传感设备和信号处理设备；

所述红外传感设备，用于对感应区域范围内的红外线进行探测，产生感应后生成脉冲信号，并发送给所述信号处理设备；所述红外传感设备至少包含两个被动式红外传感器；所述脉冲信号，携带有被动式红外传感器的标识，所述标识指向产生所述脉冲信号的被动式红外传感器；

所述信号处理设备，包含传感器信号融合模块、定时器、动态数据帧生成模块和动态数据帧分析模块；

所述传感器信号融合模块，用于接收所述红外传感设备发送的所述脉冲信号，并进行信号融合，生成融合信号：所述信号融合具体为：依所述脉冲信号的产生时间或接收时间进行排序，并包含所述脉冲信号携带的被动式红外传感器标识；

所述动态数据帧生成模块，用于在所述融合信号中包含脉冲信号一时，启动定时器，开始动态数据帧的构建；并根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建，在完成所述动态数据帧的构建时，通知所述动态数据帧分析模块；

所述动态数据帧分析模块，用于按判决准则对所述动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断。

13.如权利要求12所述的红外检测系统，其特征在于，所述动态数据帧生成模块用于在所述融合信号中包含新的脉冲信号时，启动定时器，开始动态数据帧的构建具体为，在所述融合信号中包含新的脉冲信号时，判断所述定时器计时是否到达设定时长，如果已经到达设定时长，则启动所述定时器，并开始构建动态数据帧；如果未达设定时长，则通知所述定时器清零；

所述定时器，用于接到清零通知时，清零并重新开始计时。

14.如权利要求13所述的红外检测系统，其特征在于，

所述定时器进一步用于，当定时器计时到达设定时长时，通知所述动态数据帧生成模块；

所述动态数据帧生成模块用于根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建具体为，在接到所述定时器计时到达设定时长的通知时，完成所述动态数据帧的构建。

15.如权利要求12所述的红外检测系统，其特征在于，所述动态数据帧生成模块用于根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建具体为：

当在所述融合信号中接到所述被动式红外传感器的脉冲信号三，且所述脉冲信号三在所述融合信号中为所述脉冲信号一的相邻脉冲时，

如果所述脉冲信号三与所述脉冲信号一的时间间隔小于所述设定时长，将所述定时器清零，继续对所述动态数据帧的构建；

如果所述脉冲信号三与所述脉冲信号一的时间间隔大于或等于所述设定时长，完成所述动态数据帧的构建。

16.如权利要求12所述的红外检测系统，其特征在于，所述动态数据帧分析模块具体用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向和个数。

17.如权利要求16所述的红外检测系统，其特征在于，所述动态数据帧分析模块用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向为，只做一次移动方向的判断，包括：找出与所述动态数据帧内第一个脉冲信号距离最近，且携带被动式红外传感器的标识不同的脉冲信号，根据所述第一个脉冲信号和所述标识不同的脉冲信号分别携带的被动式红外传感器的标识的顺序，判断被测目标的移动方向。

18.如权利要求12所述的红外检测系统，其特征在于，所述定时器的设定时长，至少取决于以下一项：

所述被动式红外传感器的设置、被动式红外传感器的脉冲信号宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

19.如权利要求12所述的红外检测系统，其特征在于还包括控制模块，用于接收所述动态数据帧分析模块所判断的被测目标的移动方向和个数的信息，根据由多个接收到的所述信息得出的统计结果，产生对用电设备的控制信号。

20.一种计数装置，其特征在于，基于被动式红外传感器感应产生的脉冲信号进行计数，所述装置包含：传感器信号融合模块、定时器、动态数据帧生成模块和动态数据帧分析模块；其中，

所述传感器信号融合模块，用于接收被动式红外传感器感应产生的脉冲信号，并进行信号融合，生成融合信号：所述脉冲信号，携带有被动式红外传感器的标识，所述标识指向产生所述脉冲信号的被动式红外传感器；所述信号融合为，依所述脉冲信号的产生时间或接收时间进行排序，并包含所述脉冲信号携带的被动式红外传感器标识；

所述动态数据帧生成模块，用于在所述融合信号中包含脉冲信号一时，启动定时器，开始动态数据帧的构建；并根据所述定时器的设定时长，确定是否完成所述动态数据帧的构建，通知所述动态数据帧分析模块；

所述动态数据帧分析模块，用于按判决准则对所述动态数据帧进行被测目标移动方向和个数的判断。

21.如权利要求20所述的计数装置，其特征在于，所述动态数据帧生成模块用于在所述融合信号中包含新的脉冲信号时，启动定时器，开始动态数据帧的构建具体为，在所述融合信号中包含新的脉冲信号时，判断所述定时器计时是否到达设定时长，如果已经到达设定时长，则启动所述定时器，并开始构建动态数据帧；如果未达设定时长，则通知所述定时器清零；

所述定时器，用于接到清零通知时，清零并重新开始计时。

22.如权利要求20所述的计数装置，其特征在于，所述动态数据帧分析模块具体用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向和个数。

23.如权利要求22所述的计数装置，其特征在于，所述动态数据帧分析模块用于，借助所述动态数据帧内的脉冲信号携带的被动式红外传感器的标识，判断被测目标的移动方向为，只做一次移动方向的判断，包括：找出与所述动态数据帧内第一个脉冲信号距离最近，且携带被动式红外传感器的标识不同的脉冲信号，根据所述第一个脉冲信号和所述标识不同的脉冲信号分别携带的被动式红外传感器的标识的顺序，判断被测目标的移动方向。

24.如权利要求20～23中任一项所述的计数装置，其特征在于，所述定时器的设定时长，至少取决于以下一项：

所述被动式红外传感器的设置、被动式红外传感器的脉冲信号宽度、被测目标性质，或被测目标的形状体积。

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