CN104933816A - 一种自动感应安防系统的感应距离设置方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动感应安防系统的感应距离设置方法及装置，通过在特定距离内执行简单的身体指令动作，由系统识别人体运动并建立相应的运动模型，实现自动感应安防系统在对运动人体目标的一般探测模式和距离设置模式之间的切换，从而由用户按照实际需要自行调整产品的有效使用范围，既不需要为自动感应安防系统自身添加额外的硬件控制面板，也不需要用户具备在软件平台上调试设备的专业知识与经验，根据实际使用场合的差异，在保证监控区域覆盖范围足够大的前提下，由于引入的人体运动模型能有效区分进入监控区域的入侵者与干扰因素，有效避免由于探测灵敏度过高而误判周边环境所造成的频繁启动。

Description

一种自动感应安防系统的感应距离设置方法及装置

技术领域

本发明涉及微波传感器应用技术领域，更具体地说，涉及一种自动感应安防系统的感应距离设置方法及装置。

背景技术

随着家居智能化概念在消费者人群中认同度的日益提高，传统的家用电器，尤其是非接触传感式安防系统在诸多方面都经受着前所未有的变革。相较于新兴的物联网系统，目前市面上常见的声控，以被动红外线热释电传感，主动微波传感以及结合上述多种技术的三鉴探测为基础的安防系统，在不要求超远程遥控或进行复杂指令交互的前提下，在安装的简易性和成本上具有明显的优势。其中，基于主动微波多普勒传感原理的传感器因其耐候性强，有效探测范围内无探测盲区，且软硬件配置要求低等一系列优势而广受使用人群青睐。

众所周知的是，自动感应安防系统的安装配置与其使用场合密切相关。如安装在建筑面积空间较大，防卫等级要求高的场所，如博物馆，银行，或企事业单位大堂、厂房、仓库等，用户往往希望安防系统应覆盖足够大的监控区域以尽可能的提升安保等级；相对地，如产品安装于室内环境，则要求其触发距离近一些，以免由于探测灵敏度过高而误判周边环境所造成的频繁启动。因此，对于一款自动感应安防系统的感应距离，安装调试环节变得必不可少。然而，从经济角度上讲，生产厂家制造同一规格而传感距离不同的自动感应安防系统产品投入市场，并非最优选择，而若在硬件上着手，增加传感距离调节档位，则直接增加了电路结构的复杂程度与生产成本，降低了产品的可靠性。同样地，对于绝大多数用户而言，缺乏在软件平台上调试自动感应设备的专业知识与操作经验，使得通过软件由用户自定义传感距离同样不具有可行性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述自动感应安防系统无法在不增加额外生产成本的前提下通过软硬件方法由用户自定义传感距离，提供一种自动感应安防系统的感应距离设置方法及装置，通过在特定距离内执行简单的身体指令动作，由系统识别人体运动并建立相应的运动模型，实现自动感应安防系统在对运动人体目标的一般探测模式和距离设置模式之间的切换，从而由用户按照实际需要自行调整产品的有效使用范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自动感应安防系统的感应距离设置方法，包括以下步骤：

S1、实时探测监控区域并生成中频信号；

S2、判断第一感应距离内有无运动人体目标，若有则触发报警器并执行步骤S3；

S3、识别模式切换指令动作；

S4、基于所述中频信号建立人体运动模型，并计算出与所述人体运动模型对应的第二感应距离以替换所述步骤S2中的所述第一感应距离。

优选地，所述监控区域，是顶点位于多普勒探头，半径为最大感应距离的扇形区域，所述第一感应距离及所述第二感应距离小于或等于所述最大感应距离。

优选地，所述步骤S1包括以下子步骤：

S11、向所述监控区域发射探测信号，所述探测信号是脉冲微波信号或连续波微波信号；

S12、接收由所述监控区域内的目标反射回来的反馈信号，所述反馈信号是脉冲微波信号或连续波微波信号；

S13、对所述探测信号及所述反馈信号进行差频运算并滤波放大后，生成中频信号。

优选地，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21、以预定的采样频率对所述中频信号进行采样，记录所述中频信号在单位时间内的全部波峰值并求算数平均值，所得结果为第一波峰平均值；

S22、选择所述中频信号在所述单位时间内预定数量个具有最大振幅的波峰值并求算数平均值，所得结果为第二波峰平均值；

S23、对所述第一波峰平均值与所述第二波峰平均值进行差分运算，所得结果为第一修正值；

S24、对所述第二波峰平均值与所述第一修正值进行差分运算，所得结果为与所述第一感应距离对应的第一人体运动波峰值；

S25、比较所述第一人体运动波峰值与预定的第一触发波峰阈值，若所述第一人体运动波峰值大于所述第一触发波峰阈值，则判断第一感应距离内有运动人体目标，并触发所述报警器并执行步骤S3。

优选地，所述模式切换指令动作包括以下步骤：

Sa1、在第一延迟时间内保持身体及手部静止；

Sa2、手部正对所述多普勒探头并在所述多普勒探头发射信号方向上的手部指令动作距离内执行手部指令动作，所述手部指令动作的速率处于手部动作速率区间内，并持续第一动作时间；

Sa3、在第二延迟时间内保持身体及手部静止。

优选地，所述步骤S3包括以下子步骤：

S31、记录单位时间内大于饱和波峰阈值的波峰值个数；

S32、若在所述第一延迟时间及所述第二延迟时间内未探测到大于噪声阈值的所述波峰值，而在所述第一动作时间内探测到大于所述饱和阈值的所述波峰值的个数处于预定的波峰值个数区间中，且频率值处于与手部动作速率区间相对应的手部动作频率区间中，则判断所述运动人体目标满足模式切换指令动作的定义，并执行步骤S4。

优选地，所述步骤S4包括以下子步骤：

S41、以预定的采样频率对所述中频信号进行采样，记录所述中频信号在第二动作时间内的全部波峰值并求算数平均值，所得结果为第三波峰平均值；

S42、选择所述中频信号在所述单位时间内预定数量个具有最大振幅的波峰值并求算数平均值，所得结果为第四波峰平均值；

S43、对所述第三波峰平均值与所述第四波峰平均值进行差分运算，所得结果为第二修正值；

S44、对所述第四波峰平均值与所述第二修正值进行差分运算，所得结果为与所述第二感应距离对应的第二人体运动波峰值；

S45、定义所述第二人体运动波峰值为第二触发波峰阈值并存储至智能识别单元以替换所述步骤S25中所述第一触发波峰阈值，使得所述第二感应距离作为判断依据替换所述步骤S2中的所述第一感应距离。

优选地，所述步骤S3与所述步骤S4之间还包括以下步骤：

S5、显示感应距离设置提示信息；

所述步骤S4之后还包括以下步骤：

S6、显示感应距离设置完成提示信息。

优选地，所述感应距离设置提示信息，以及感应距离设置完成提示信息，包括:文字提示信息，闪灯提示信息，音频提示信息以及视频提示信息。

本发明还提供一种自动感应安防系统的装置，其特征在于，所述装置包括：

用于实时探测监控区域并生成中频信号的多普勒探头；

用于判断第一感应距离内有无运动人体目标，基于所述中频信号建立人体运动模型，计算出与所述人体运动模型对应的第二感应距离以替换所述第一感应距离，以及识别模式切换指令动作的智能识别单元；

用于在智能识别单元判断所述第一感应距离内有运动人体目标时被触发的报警器。

实施本发明的一种自动感应安防系统的感应距离设置方法及装置，具有以下有益效果：通过简单的身体指令动作，系统建立人体运动模型并加以分析，用户可以自定义自动传感安防系统的感应距离，既不需要为自动感应安防系统自身添加额外的硬件控制面板，也不需要用户具备在软件平台上调试设备的专业知识与经验，根据实际使用场合的差异，在保证监控区域覆盖范围足够大的前提下，由于引入的人体运动模型能有效区分进入监控区域的入侵者与干扰因素，有效避免由于探测灵敏度过高而误判周边环境所造成的频繁启动。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的自动感应安防系统装置第一实施例的硬件结构框图；

图2是本发明的多普勒探头及智能识别单元的详细电路图；

图3是本发明的自动感应安防系统的感应距离设置方法第一实施例的流程图；

图4是本发明的人体运动模型第一实施例的示意图；

图5是本发明的模式切换指令动作第一实施例的示意图；

图6是本发明的使用者伸手动作时探头信号波形图；

图7是本发明的使用者摆手动作时探头信号波形图；

图8是本发明的使用者身体整体晃动时探头信号波形图；

图9是本发明的使用者由远至近靠近装置时探头信号波形图；

图10是本发明的人体运动模型第二实施例的示意图；

图11是本发明的使用者距多普勒探头1米处做匀速往返走动的波形图；

图12是本发明的使用者距多普勒探头2米处做匀速往返走动的波形图；

图13是本发明的使用者距多普勒探头3米处做匀速往返走动的波形图；

图14是本发明的自动感应安防系统的感应距离设置方法第二实施例的流程图；

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明的自动感应安防系统装置第一实施例的硬件结构框图。参见图1所示，动作感应开关装置包括依次电性连接的多普勒探头1，智能识别单元2、以及报警器3，所述多普勒探头1包括产生微波信号的振荡器11，在一定的区域发出和接收微波信号的天线12，接收天线12收到的微波信号的接收器13，比较振荡器11发出信号频率和接收器13接收信号频率的混频器14，过滤高频杂波的低通滤波器15，放大中频信号的运算放大器16以及发出报警信号的信号发生器17。天线12的输入端和输出端分别与振荡器11和接收器13相连，振荡器11和接收器13的输出端分别与混频器14的输入端相连接，混频器14的输出端依次经过低通滤波器15、运算放大器16与信号发生器17的输入端相连接，信号发生器17的输出端向接收模块2发出报警指令信号。基于上述结构，振荡器11产生探测用微波信号，所述微波信号可以是连续波微波信号，也可以是脉冲微波信号，通过天线12向探测区域内发射，微波在遇到物体后会发生反射，接收器13将天线12接收到的反射波输入混频器14，混频器14将接受的反射波信号和振荡器11的原始发射信号进行混合，以计算原始信号跟接收信号的频率差值，低通滤波器15将混合波信号中的噪声信号过滤后，由运算放大器16将频率差值放大，判断发射频率跟接收频率是否相同，从而判断探测范围内是否有运动物体。

图2是本发明的多普勒探头及智能识别单元的详细电路图。如图2所示，混频后的中频信号输入到型号为LM258D的双线运算放大器U2，放大后由双线运算放大器U2输出，并引至型号为HT46R064B的单片机U1的输入管脚1，单片机U1通过预先内置的算法，在工作状态下不间断检测双线运算放大器U2的输出信号，首先判断是否有信号，然后判断是否为周期信号，如判断为有信号且为非周期信号，单片机U1进而启动后续判别机制对信号波形的幅值以及频率进行检测。以下详细说明本发明动作感应开关的控制方法及信号处理机制。

图3是本发明的自动感应安防系统的感应距离设置方法第一实施例的流程图，如图3所示，本发明的控制方法包括以下步骤：

S1、实时探测监控区域并生成中频信号；

S2、判断第一感应距离内有无运动人体目标，若有则触发报警器3并执行步骤S3；

S3、识别模式切换指令动作；

S4、基于所述中频信号建立人体运动模型，并计算出与所述人体运动模型对应的第二感应距离以替换所述步骤S2中的所述第一感应距离。

在本实施例的步骤S1中，具体包括以下子步骤：S11、向所述监控区域发射探测信号，所述探测信号是脉冲微波信号或连续波微波信号；S12、接收由所述监控区域内的目标反射回来的反馈信号，所述反馈信号是脉冲微波信号或连续波微波信号；S13、对所述探测信号及所述反馈信号进行差频运算并滤波放大后，生成中频信号。首先对智能识别模块2中的单片机进行初始化，然后向多普勒探头1提供电源，多普勒探头1进入工作状态，向监控区域发射探测信号，该探测信号是脉冲微波信号或连续波微波信号，根据多普勒效应的原理，所述探测信号在遇到与发射源存在相对移动的物体时将发生发射，多普勒探头1接收由探测目标反射的反馈信号，且反射波的频率与发射波的频率之间存在一变量差值，该差值与多普勒探头1及运动物体之间的相对速度有关，当运动物体向远离多普勒探头1的方向运动时，发射频率比接收频率高；当运动物体向接近多普勒探头1的方向运动时，发射频率比接收频率低。上述差值同时与多普勒探头1与运动物体二者间的相对运动速率相关，二者的相对运动速率越大，其频率差值越大。通过图2中的多普勒探头电路，发射频率与接收频率两路信号进行差频运算并放大，经变频处理后的中频信号将作为后续信号波形判别的依据。

需要说明的是，本发明所采用多普勒探头1，其所使用的天线是具有方向性的，其可调整探测张角为0°～140°，因此根据不同的探测张角形成一个扇形探测区域，其半径为本发明所使用的多普勒探头1所具有的最大传感距离。探测物体位于扇形探测区域中时，多普勒探头1可以有效接收来自反射物体的反馈信号，且由于多普勒探头1的接收信号强度与探测物体距离之间成反比例关系，当传感距离大于该最大感应距离时，中频信号将小于波峰值的噪声阈值，从而无法与干扰信号区分，因此本发明的传感距离取值应位于小于或等于该最大感应距离的区间中，如分别取两个小于或等于最大感应距离的长度值，即第一传感距离和第二传感距离。

在本实施例的步骤S2中，具体包括以下子步骤：S21、以预定的采样频率对所述中频信号进行采样，记录所述中频信号在单位时间内的全部波峰值并求算数平均值，所得结果为第一波峰平均值；S22、选择所述中频信号在所述单位时间内预定数量个具有最大振幅的波峰值并求算数平均值，所得结果为第二波峰平均值；S23、对所述第一波峰平均值与所述第二波峰平均值进行差分运算，所得结果为第一修正值；S24、对所述第二波峰平均值与所述第一修正值进行差分运算，所得结果为与所述第一感应距离对应的第一人体运动波峰值；S25、比较所述第一人体运动波峰值与预定的第一触发波峰阈值，若所述第一人体运动波峰值大于所述第一触发波峰阈值，则判断第一感应距离内有运动人体目标，并触发所述报警器3并执行步骤S3。

步骤S2的核心在于，通过探测监控区域附近的运动人体目标，寻找一种算法以反映运动人体目标的人体运动模型，从而基于该人体运动模型计算出运动人体目标与多普勒探头1之间的平均距离，即第一感应距离。实验证明，尽管身体无规律晃动很难形成反馈信号波形规律，但是身体在一定范围内的运动，通过设定特殊的信号采样规则，是可以被识别的。如图4所示，为本发明的人体运动模型第一实施例的示意图。在本实施例中，假设单位时间内智能识别单元2对多普勒探头1所产生的中频信号进行采样4次，每次采样进行时运动人体目标分别移动至P1、P2、P3以及P4，其中P1位于监控范围以外，P2恰好位于监控范围的边缘，P3及P4位于监控范围内，通过对P1、P2、P3以及P4所产生的中频信号的峰值取平均值，确定一个新的波峰阈值，即本技术方案中的第一人体运动波峰值，所述第一人体运动波峰值相当于系统对处于一个虚拟的采样位置P0的运动人体目标进行采样所产生的中频信号峰值。一般来说，探头监控范围内无运动物体时中频信号维持在噪声范围内,即中频信号幅值小于噪声阈值。当有物体运动时，波峰值会根据运动物体离探头的远近及运动幅度的变化而不断变换，通常情况下运动物体离探头越近波峰值越大，物体运动得越快频率越高。根据之前所述多普勒效应及多普勒探头1的工作原理，P1点所产生的反馈信号应被淹没于噪声之中，即不产生中频信号；而P2、P3、P4根据各自与多普勒探头1之间的距离长短，形成振幅不同的波峰值。在本发明的技术方案中，首先，记录单位时间内按照特定采样频率所采集的中频信号的全部波峰值，并取其算数平均值，是为第一波峰平均值；其次，将该段单位时间内所采样的全部波峰值按照振幅大小进行排序，在本实施例中，取其最大的30个波峰值，根据多普勒反馈信号的原理，该处理步骤的原因是为了排除受干扰因素所影响的中频信号，干扰因素包括灰尘、昆虫、雨雪等细微物体对反馈信号的折射，从而仅保留最能代表有效人体反射的30个采样值，并取其算数平均值，是为第二波峰平均值；再次，由于第二波峰平均值的采集样本较小，为了进一步减轻由于有限个采集样本中波动较大所带来的第二波峰平均值的误差，开发者引入了修正值对第二波峰平均值进行修正，具体做法是将第一波峰平均值与第二波峰平均值进行差分运算，得到第一修正值，最后再利用第二波峰平均值与第一修正值进行差分运算，所得结果为与第一感应距离对应的第一人体运动波峰值。开发人员预先设定一个大于噪声阈值的第一触发波峰阈值，所述第一触发波峰阈值相当于运动人体目标处在与多普勒探头1距离为第一感应距离时所产生的中频信号波峰值，一旦判定所述第一人体运动波峰值大于所述第一触发波峰阈值，则认为虚拟的采样位置P0与多普勒探头1之间的距离小于第一感应距离，即第一感应距离内存在运动人体目标，智能识别单元2向报警器3发送指令，报警器3启动报警机制，同时执行步骤S3；否则，当未探测到大于该第一触发波峰阈值的第一人体运动波峰值时，智能识别单元2将判定第一传感区域内未出现入侵者，报警器3处于开路状态。

在本实施例的步骤S3中，所述模式切换指令动作具体包括以下步骤：Sa1、在第一延迟时间内保持身体及手部静止；Sa2、手部正对所述多普勒探头1并在所述多普勒探头1发射信号方向上的手部指令动作距离内执行手部指令动作，所述手部指令动作的速率处于手部动作速率区间内，并持续第一动作时间；Sa3、在第二延迟时间内保持身体及手部静止。图5是本发明的模式切换指令动作第一实施例的示意图。如图5所示，使用者首先在离多普勒探头1一个较近的距离内保持直立并将手掌正对多普勒探头1的中心发射区域，此时手掌与多普勒探头1距离约5-300cm,为了保证手掌与多普勒探头1的距离尽可能近，多普勒探头1在安装时其高度应与用户手部高度相适配，对于大多数成年人而言以1.5m为优。对于特殊场合及特殊用户的需求，如幼儿园或用户为儿童，可以适当调整所述安装高度。除了高度外，使用时需同时保证多普勒探头1的探测方向上所形成的底面半径约0.5m，高为有效探测距离的圆锥形探测区域内，除用户自身及手掌外无其他显著障碍物及干扰运动物体，从而使用户的手部指令动作频率远高于白噪声频率及干扰动作频率。上述身体及手掌静止过程持续第一延迟时间。在本实施例中，紧接着使用者手掌以一特定速度做匀速运动逐渐接近多普勒探头1，并持续第一动作时间。根据多普勒效应原理，发射信号与接收信号之间产生差值，且差频信号的频率与手掌的运动速度相关。由于手掌大小能基本全覆盖探测面，且掌面与探测信号传播方向成垂直关系，因此上述手掌动作能形成最大的有效反射面，使反射信号的幅值最大化，进而提供最多的饱和波峰值。上述第一手部动作的过程并不是唯一的，用户可以设置不同的手掌运动速度，使反射波对应的频率处于不同的区间，或者采用其他类型的手部动作，如在伸手的过程中使手掌与探测信号传播方向有一倾斜角，则有效反射面减小，得到的饱和波峰值减少,因此，对于不同手掌大小及形状的使用者而言，即使所做手部动作完全相同，也有可能因为反射面的不同而产生不同的反射波形，因此进一步提高了本发明的可识别安全性能。此外，采取在近距离内摆手的方法也是可行的，经试验证明，以同样的线速度在1秒内做伸手运动和摆手运动，伸手运动可以获得10-20个饱和波峰值，而摆手动作则只能得到7个左右的饱和波峰值。完成第一手部动作后，再次保持身体及手部静止，持续第二延迟时间。

在本实施例的步骤S3中，具体包括以下子步骤：S31、记录单位时间内大于饱和波峰阈值的所述波峰值的个数；S32、若在所述第一延迟时间及所述第二延迟时间内未探测到大于噪声阈值的所述波峰值，而在所述第一动作时间内探测到大于所述饱和阈值的所述波峰值的个数处于预定的波峰值个数区间中，且频率值处于与手部动作速率区间相对应的手部动作频率区间中，则判断所述运动人体目标满足模式切换指令动作的定义，并执行步骤S4。以下将以对波形图进行分析的形式详细说明上述判断原理。

图6是本发明的使用者伸手动作时探头信号波形图。在图6-图9以及图11-图13的波形图中，横轴坐标代表时间值，其间隔为2ms，纵轴为多普勒探头1所产生的差频信号正弦波电压值。上述波形图中，信号频率并未直接显示，但可以根据公式f=1/T，即取信号周期的倒数进行简单运算。如图6所示，在第一及第二延迟时间内，由于使用者的身体及手部均保持了静止状态，多普勒探头1未在监控区域内探测到运动人体目标，因此波形图上显示出来的信号波动实际上是仪器自身所产生的白噪声，开发者在单片机算法中设置一噪声阈值，当波峰值小于该噪声阈值时，则判定信号仅仅为白噪声。

相比之下，在第一动作时间内产生了明显的饱和波峰值，这是由于多普勒探头1成功探测到了手部指令动作，反射差频信号经过放大产生明显的正弦波电压值，开发者预设值一饱和阈值，当信号波峰值大于该饱和阈值时，则判定为饱和波峰值，智能识别模块2中的计数器累积第一动作时间内的饱和波峰值个数，当该个数位于预设的波峰值个数区间，且信号的频率位于手部动作频率区间，则判定用户所作出的是与预定的模式切换指令动作速度及运动方式相符的模式切换指令动作。在上述整个识别过程中，模式切换指令动作由第一延迟时间内的静止，第一动作时间内的手部指令动作，以及第二延迟时间内的静止三个阶段所组成，通过三个阶段之间信号波形的明显差异，有效排除了因用户或环境误触发造成的开关误动，从而提高了该识别系统的可靠性。

图7是本发明的使用者伸摆手作时探头信号波形图。如图7所示，由于使用者的手部与多普勒探头1之间的相对距离成周期性地改变，形成“远——近——远——近——远”的规律，因此其波形图的幅值也呈现出明显的周期性电压值大小变化，在手部靠近时，波峰值达到饱和阈值，而在手部摆离时，波峰值降至饱和阈值以下，因此在单位时间内，该种手部动作所产生的饱和波峰值应少于图5中手部指令动作第一实施例所使用的伸手方法。因此，多普勒探头1可以有效区分各种不同类型手部动作之间的差别。

图8是本发明的使用者身体整体晃动时探头信号波形图。如图8所示，由于使用者身体同样能形成大的多普勒反射面，但身体不如手部灵活，其活动规律没有手部明显，因此其在波形图也将形成一相对杂乱无章的正弦信号波形，上述信号如与手部动作所产生的信号所叠加，将对手部动作的判别工作造成严重的障碍。因此，在实施手部动作时，必须确保身体的相对静止，以保证手部动作探测的成功率。

图9是本发明的使用者由远至近靠近装置时探头信号波形图。如图9所示，使用者与探头的距离，和波形图上正弦电压值成反比关系，且当使用者与探头足够近并停止运动后，正弦电压值回归至噪声阈值内，此一观察结果与多普勒效应理论完全吻合。

本发明所采用的模式切换指令动作，还可以采取引入多次静止与多次手部指令动作的方式来完成，及主要目的是增加指令动作的复杂性，达到更好地规避误触误判的结果。而多次手部指令动作的方式可以完全相同，也可以有所区别，如第一次手部指令动作为伸手，第二次手部指令动作为摆手，用户可以根据实际安全等级的需要，环境的易触发程度，以及自身的使用习惯进行预先设定。且只有当两次使用者动作都判定为合法的指令动作时，智能识别单元才能成功识别。智能识别单元2对其分析过程与上述描述相同，在此不再赘述。除此之外，在本发明装置中通过添加硬件的方式，如设置探测模式切换按键，用于手动下达探测模式切换指令，亦在本申请保护范围之列。

在本发明的步骤S4中，具体包括以下子步骤：S41、以预定的采样频率对所述中频信号进行采样，记录所述中频信号在第二动作时间内的全部波峰值并求算数平均值，所得结果为第三波峰平均值；S42、选择所述中频信号在所述单位时间内预定数量个具有最大振幅的波峰值并求算数平均值，所得结果为第四波峰平均值；S43、对所述第三波峰平均值与所述第四波峰平均值进行差分运算，所得结果为第二修正值；S44、对所述第四波峰平均值与所述第二修正值进行差分运算，所得结果为与所述第二感应距离对应的第二人体运动波峰值；S45、定义所述第二人体运动波峰值为第二触发波峰阈值并存储至智能识别单元2以替换所述步骤S25中所述第一触发波峰阈值，使得所述第二感应距离作为判断依据替换所述步骤S2中的所述第一感应距离。首先，记录第二动作时间内按照特定采样频率所采集的中频信号的全部波峰值，并取其算数平均值，是为第三波峰平均值，该步骤与上述步骤S21的区别在于，步骤S21是在连续时间区间上的持续采样，并将该连续时间区间分割成多个单位时间区间，而步骤S41的采样时间，即第二动作时间是固定的，即步骤S3确认将系统自一般探测模式切换至距离设置模式后，使用者需在一段固定的时间内完成相应的动作，以使系统得以识别出人体运动模型，而第二动作时间后系统将自距离设置模式重新切换回一般探测模式；其次，将该段第二动作时间内所采样的全部波峰值按照振幅大小进行排序，在本实施例中，取其最大的30个波峰值，并取其算数平均值，是为第三波峰平均值；再次，将第三波峰平均值与第四波峰平均值进行差分运算，得到第二修正值，最后再利用第四波峰平均值与第二修正值进行差分运算，所得结果为与第二感应距离对应的第二人体运动波峰值。第二人体运动波峰值为对应于第二感应距离时自动感应安防系统信号值，此时通过将该第二人体运动波峰值定义为第二触发波峰阈值，将其存储至单片机U1的存储器中，以替换原第一触发波峰阈值，作为自动感应安防系统的新的启动门限信号波峰值。则下次启动系统并运行至步骤S2时，系统对于距离的判断依据将会是判断第二感应距离内是否存在运动人体目标。

图10所示，为本发明的人体运动模型第二实施例的示意图。在本实施例中，用户希望为系统设置一个新的触发报警系统启动的感应距离，即第二感应距离，假设存在一个位置P0，其与多普勒探头1的距离恰好为该第二感应距离，用户可以在P0的周边一个较小区域内做前后左右方向的运动。假设第二动作时间内智能识别单元2对多普勒探头1所产生的中频信号进行采样4次，每次采样进行时运动人体目标分别移动至P1、P2、P3以及P4，，通过对P1、P2、P3以及P4所产生的中频信号的峰值取平均值，确定一个新的波峰阈值，即本技术方案中的第二人体运动波峰值，所述第二人体运动波峰值相当于系统对处于虚拟的采样位置P0的运动人体目标进行采样所产生的中频信号峰值。建立人体运动模型的过程，与图4所述建立第一人体运动模型的过程类似。如图11-图13所示，分别为本发明的使用者距多普勒探头1米处做匀速往返走动的波形图、本发明的使用者距多普勒探头2米处做匀速往返走动的波形图，以及本发明的使用者距多普勒探头3米处做匀速往返走动的波形图。从中可以发现，由于所探测的运动人体目标与多普勒探头1之间的距离呈非周期性地变化，因此其波形图也呈现波峰振幅大小也在相应发射改变，但依据上述采样方法进行处理后，其第二人体运动波峰值应该是对应于位置P0和多普勒探头1之间的距离呈反比例关系。

图14是本发明的自动感应安防系统的感应距离设置方法第二实施例的流程图。相较于本发明的自动感应安防系统的感应距离设置方法第一实施例，其区别在于，所述步骤S3与所述步骤S4之间还包括以下步骤：S5、显示感应距离设置提示信息；所述步骤S4之后还包括以下步骤：S6、显示感应距离设置完成提示信息。在本发明的步骤S5中，使用者在完成模式切换指令动作并由智能识别单元2成功识别后，自动感应安防系统从一般探测模式进入距离设置模式，系统向用户显示感应距离设置提示信息，该感应距离设置提示信息包括简单的文字，闪灯，音频以及视频等形式的提示信息，用以提示使用者上一阶段的识别任务完成，并持续一特定时间，以便使用者在下一阶段识别任务前到达第二感应距离所在位置。在本发明的步骤S6中，自动感应安防系统完成了对人体运动模型的识别和计算，并从距离设置模式返回一般探测模式。系统向用户显示感应距离设置完成提示信息，提示的方式与步骤S5相同，在此不再赘述。

通过将本发明所使用的报警器3替换为其他动作模块，本发明的感应距离设置方法可以得到扩展并实现多种功能，如将报警器3替换为照明装置或其他类型的电器开关，即可实现多种电器感应开关的感应距离非接触式自动设置，上述方法均涵盖在本申请的保护范围之列。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、实时探测监控区域并生成中频信号；

S2、判断第一感应距离内有无运动人体目标，若有则触发报警器（3）并执行步骤S3；

S3、识别模式切换指令动作；

S4、基于所述中频信号建立人体运动模型，并计算出与所述人体运动模型对应的第二感应距离以替换所述步骤S2中的所述第一感应距离。

2.根据权利要求1所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述监控区域，是顶点位于多普勒探头（1），半径为最大感应距离的扇形区域，所述第一感应距离及所述第二感应距离小于或等于所述最大感应距离。

3.根据权利要求1所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：

S11、向所述监控区域发射探测信号，所述探测信号是脉冲微波信号或连续波微波信号；

S12、接收由所述监控区域内的目标反射回来的反馈信号，所述反馈信号是脉冲微波信号或连续波微波信号；

S13、对所述探测信号及所述反馈信号进行差频运算并滤波放大后，生成中频信号。

4.根据权利要求1所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21、以预定的采样频率对所述中频信号进行采样，记录所述中频信号在单位时间内的全部波峰值并求算数平均值，所得结果为第一波峰平均值；

S22、选择所述中频信号在所述单位时间内预定数量个具有最大振幅的波峰值并求算数平均值，所得结果为第二波峰平均值；

S23、对所述第一波峰平均值与所述第二波峰平均值进行差分运算，所得结果为第一修正值；

S24、对所述第二波峰平均值与所述第一修正值进行差分运算，所得结果为与所述第一感应距离对应的第一人体运动波峰值；

S25、比较所述第一人体运动波峰值与预定的第一触发波峰阈值，若所述第一人体运动波峰值大于所述第一触发波峰阈值，则判断第一感应距离内有运动人体目标，并触发所述报警器（3）并执行步骤S3。

5.根据权利要求1所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述模式切换指令动作包括以下步骤：

Sa1、在第一延迟时间内保持身体及手部静止；

Sa2、手部正对所述多普勒探头（1）并在所述多普勒探头（1）发射信号方向上的手部指令动作距离内执行手部指令动作，所述手部指令动作的速率处于手部动作速率区间内，并持续第一动作时间；

Sa3、在第二延迟时间内保持身体及手部静止。

6.根据权利要求1所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：

S31、记录单位时间内大于饱和波峰阈值的波峰值个数；

S32、若在所述第一延迟时间及所述第二延迟时间内未探测到大于噪声阈值的所述波峰值，而在所述第一动作时间内探测到大于所述饱和阈值的所述波峰值的个数处于预定的波峰值个数区间中，且频率值处于与手部动作速率区间相对应的手部动作频率区间中，则判断所述运动人体目标满足模式切换指令动作的定义，并执行步骤S4。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下子步骤：

S41、以预定的采样频率对所述中频信号进行采样，记录所述中频信号在第二动作时间内的全部波峰值并求算数平均值，所得结果为第三波峰平均值；

S42、选择所述中频信号在所述单位时间内预定数量个具有最大振幅的波峰值并求算数平均值，所得结果为第四波峰平均值；

S43、对所述第三波峰平均值与所述第四波峰平均值进行差分运算，所得结果为第二修正值；

S44、对所述第四波峰平均值与所述第二修正值进行差分运算，所得结果为与所述第二感应距离对应的第二人体运动波峰值；

S45、定义所述第二人体运动波峰值为第二触发波峰阈值并存储至智能识别单元（2）以替换所述步骤S25中所述第一触发波峰阈值，使得所述第二感应距离作为判断依据替换所述步骤S2中的所述第一感应距离。

8.根据权利要求1所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述步骤S3与所述步骤S4之间还包括以下步骤：

S5、显示感应距离设置提示信息；

所述步骤S4之后还包括以下步骤：

S6、显示感应距离设置完成提示信息。

9.根据权利要求8所述的自动感应安防系统的感应距离设置方法，其特征在于，所述感应距离设置提示信息，以及感应距离设置完成提示信息，包括:文字提示信息，闪灯提示信息，音频提示信息以及视频提示信息。

10.一种自动感应安防系统的装置，其特征在于，所述装置包括：

用于实时探测监控区域并生成中频信号的多普勒探头（1）；

用于判断第一感应距离内有无运动人体目标，基于所述中频信号建立人体运动模型，计算出与所述人体运动模型对应的第二感应距离以替换所述第一感应距离，以及识别模式切换指令动作的智能识别单元（2）；

用于在智能识别单元（2）判断所述第一感应距离内有运动人体目标时被触发的报警器（3）。