CN105093217A - 用于监视不动的空间区域的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监视不动的空间区域的方法和设备(10)。所述设备包括：相对于不动的空间区域固定安装的用于发送(S01)雷达射束(S)的雷达发送装置；相对于不动的空间区域固定安装的用于接收(S02)所发送的、在不动的空间区域中的对象(P)上反射的雷达射束(Sˊ)的雷达接收装置；用于在使用预先确定的分析处理模型的情况下分析处理(S03)所接收的雷达射束(Sˊ)以确定对象(P)在不动的空间区域中的位置和/或轨迹的分析处理装置；用于基于预先确定的决定模型以及基于对象(P)的所确定的位置和/或所确定的轨迹来产生(S04)控制信号的控制装置；能够借助由控制装置产生的控制信号控制的执行装置。

Description

用于监视不动的空间区域的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于监视不动的空间区域的方法和设备。不动的空间区域应理解为面或容积，该面或容积相对于地面是不动的，例如地块或地块的一部分、空气空间的一个区段、隧道的一个区段，等等。换言之，不动的空间区域的地理位置不发生变化。
背景技术
用于监视空间区域的常规监视系统通常利用光学传感器，例如视频摄像机或红外线传感器，以便检测进入到待监视的空间区域中的对象，例如人。这些监视系统经常需要大的人员成本，例如用于所产生的图像数据和/或声音数据的整理和分析处理，或者提供如下结果，这些结果允许用于错误解释的巨大的回旋余地。此外，常规的监视系统经常不实现根据进入的对象的重要性对其进行分类。
在文献EP2645570A1中描述了一种光学运动传感器。该光学运动传感器具有光电二极管和与之串联连接的电压稳定化装置。由此应不仅在亮的而且暗的照明情况下保持运动传感器的功能能力。
在车辆技术的领域中已知用于车辆的雷达设备，借助所述雷达设备检测对象在道路交通中的轨迹并且可将其传送到分析处理设备用于进一步分析。这些雷达设备通常大幅地匹配于其中安装有这些雷达设备的车辆。待监视的区域在此总是随着车辆一起运动。
发明内容
本发明公开了一种具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求5的特征的设备。
因此设置一种用于监视不动的空间区域的方法，其具有以下步骤：借助相对于所述不动的空间区域固定安装的雷达发送装置发送雷达射束到所述不动的空间区域中；借助相对于所述不动的空间区域固定安装的雷达接收装置接收所发送的、在所述不动的空间区域中的对象上反射的雷达射束；借助分析处理装置在使用预先确定的分析处理模型的情况下分析处理所接收的雷达射束以确定所述对象在所述不动的空间区域中的第一位置和/或轨迹；借助控制装置基于预先确定的决定模型以及基于所述对象的所确定的第一位置和/或所确定的轨迹来产生控制信号；以及借助所产生的控制信号控制设备的执行装置。
“相对于不动的空间区域固定安装的”装置尤其应理解为这样的装置，该装置的地理位置在符合规定的应用中不发生变化。为此，这样的装置例如可以安装在建筑物——例如房子或桥上，安装在路灯柱上，地面上或地面中，在栅栏上等等。
所述轨迹至少包括关于对象的当前位置以及至少对象的在时间上过去的位置的信息，例如对象的在时间上参数化的位置曲线。此外，轨迹可以包括速度矢量、加速度矢量和/或位置曲线的更高阶导数。基于对象的所确定的位置曲线可以基于分析处理模型实施位置曲线外推到将来中，例如对于一秒或多秒。所确定的轨迹也可以包括将对象曲线外推到将来中。决定模型可以包括决定规则，所述决定规则至少部分地基于轨迹的位置曲线的外推。
此外，设置一种用于监视不动的空间区域的设备，其具有：固定安装的用于发送雷达射束到不动的空间区域的雷达发送装置；固定安装的用于接收所发送的、在所述不动的空间区域中的对象上反射的雷达射束的雷达接收装置；用于在使用预先确定的分析处理模型的情况下分析处理所接收的雷达射束以确定所述对象在所述不动的空间区域中的第一位置和/或轨迹的分析处理装置；用于基于预先确定的决定模型以及基于所述对象的所确定的第一位置和/或所确定的轨迹来产生控制信号的控制装置；能够借助由所述控制装置产生的控制信号控制的执行装置。
发明优点：
本发明所基于的认识在于，雷达射束可用于监视空间区域。
本发明所基于的构思现在在于，考虑到该认识并且提供用于监视空间的方法和设备，所述设备利用雷达设备的优点。尤其可以通过对象的位置和/或轨迹的确定来在使用预先确定的决定模型的情况下实施分类，基于该分类产生或不产生控制信号。如果对象的分类如此实现，使得该对象以超过预先确定阈值的概率涉及进入者、例如破门闯入者，或者涉及潜在的小偷，则例如可以产生控制信号。
通过仅仅在确定的前提下才产生控制信号的方式，根据本发明的设备可以是特别节能的。如果所述设备借助能量存储器如蓄电池供以电能，则这可以是特别有利的。
在决定模型中也可以考虑外部变量用于产生控制信号，所述外部变量可通过接口提供给根据本发明的设备。例如可以仅仅当设备的使用者已经激活警告模式时才产生控制信号。
有利的实施方式和扩展方案由从属权利要求以及参照附图的描述得出。
根据一个优选的扩展方案，所述预先确定的分析处理模型和/或所述预先确定的决定模型包括关于结构相对于所述雷达接收装置的第二位置的信息。在分析处理中还可以基于所述信息确定所述对象相对于所述结构的第一相对运动。此外，可以基于所述对象相对于所述结构的所确定的第一相对运动产生所述控制信号。因此，可以为了空间区域的改善的监视而实现对象的更精确的分类。
根据另一优选扩展方案，在分析处理中还确定对象相对于雷达接收装置的第二相对运动。此外，可以基于对象相对于雷达接收装置的所确定的第二相对运动产生控制信号。因此，可以为了空间区域的改善的监视而实现对象的更精确的分类。
根据另一优选扩展方案，在分析处理所接收的雷达射束的分析处理中还确定所述对象在所述空间区域中的停留持续时间；其中，还基于所述对象的所确定的停留持续时间产生控制信号。因此，可以为了空间区域的改善的监视而实现对象的还更精确的分类。例如可以在对象在空间区域中的停留持续时间超过非极小的预先确定的最小停留持续时间值的情况下才产生控制信号。最小停留持续时间值例如可以为几秒或几分钟并且可以尤其据此确定，即例如破门闯入者为了打开门或窗户根据所有可能性在空间区域中允许需要多长时间。因此，可以为了空间区域的改善的监视而实现对象的还更精确的分类。
根据一个优选扩展方案，根据本发明的设备的预先确定的分析处理模型和/或预先确定的决定模型包括关于结构相对于所述雷达接收装置的第二位置的信息。所述设备可以安装在所述结构上。替代地，所述结构也可以在空间上和物理上与所述设备分离。例如所述设备可以安装在花园小房子上，而相邻的住宅限定为所述结构。
此外，分析处理装置还可以构造用于基于所述信息确定所述对象相对于所述结构的第一相对运动；其中，所述控制装置还构造用于还基于所述对象相对于所述结构的所确定的第一相对运动产生所述控制信号。
根据另一优选扩展方案，分析处理装置还构造用于确定所述对象相对于所述雷达接收装置的第二相对运动。控制装置还可以构造用于基于所述对象相对于所述雷达接收装置的所确定的第二相对运动产生所述控制信号。
根据另一优选扩展方案，分析处理装置还构造用于确定所述对象在所述不动的空间区域中的停留持续时间。此外，控制装置还可以构造用于基于所述对象在所述空间区域中的所确定的停留持续时间产生所述控制信号。
根据另一优选扩展方案，根据本发明的设备包括壳体；其中，至少所述雷达发送装置、所述雷达接收装置、所述分析处理装置以及所述控制装置设置在所述壳体内；其中，所述壳体相对于所述不动的空间区域固定安装在结构上、尤其建筑物上。有利地，该结构、尤其壳体邻接不动的空间区域或者位于不动的空间区域中。
根据另一优选扩展方案，根据本发明的设备还具有接口，所述分析处理装置的分析处理模型和/或所述控制装置的决定模型能够借助所述接口匹配。因此，能够对于多种个体情况，根据雷达接收装置固定安装在何处匹配所述设备。
附图说明
随后根据在附图的示意图中示出的实施例进一步阐明本发明。附图示出：
图1：用于阐明根据本发明的第一实施方式的用于监视空间区域的方法的示意流程图；
图2：用于阐明根据第一实施方式的方法的道路情景的示意俯视图；
图3：根据本发明的第二实施方式的用于监视空间区域的设备的示意方框图。
在所有图中，相同的或功能相同的元件和设备设有相同的附图标记，除非另有说明。
具体实施方式
图1示出用于阐明根据本发明的第一实施方式的用于监视空间区域B；B”的方法的示意流程图。在图1的描述中也参照在图2和3中的附图标记和表示。
图2示出用于阐明根据第一实施方式的方法的道路情景的示意俯视图。
图2示出道路Str，其具有平行延伸的人行道Ped。两个相互相邻的不动产A1、A2与人行道Ped邻接。建筑物H与人行道Ped距离一间距d地位于不动产A1上。在建筑物H上在建筑物H的拐角C处安装有根据本发明的第二实施方式的用于监视空间区域B的根据本发明的设备。
借助设备10的雷达发送装置12(也参见图3)，雷达射束S可发送到有效的空间区域B”中。所述有效的空间区域B”尤其可以通过以下方式限定：所发送的雷达射束S在空间区域B”之外关于其辐射功率落到预先确定的阈值之下。预先确定的阈值可以如此确定，使得具有在该阈值之下的辐射功率值的雷达射束S不能够再以所期望的精度实现分析处理。
在步骤S01中，借助固定安装的雷达发送装置12发送雷达射束S。
在步骤S02中，借助固定安装的雷达接收装置14接收所发送的、在空间区域B”中的对象——例如人员P上反射的雷达射束S'，对此也参见图3。雷达发送装置12和雷达接收装置14可以是相同的和/或集成到一个共同的壳体中。以下雷达天线装置尤其可以作为雷达发送装置12和/或雷达接收装置14使用，所述雷达天线装置对于车辆的雷达设备是常用的。雷达发送装置12和/或雷达接收装置14可以包括单天线的阵列。雷达发送装置12的射束方向能够通过雷达发送装置12的机械摆动和/或通过电子射束摆动而摆动，例如借助相控阵列天线。
在步骤S03中，借助分析处理装置16在使用预先确定的分析处理模型的情况下分析处理所接收的雷达射束S'以确定对象P在空间区域B”中的第一位置和/或轨迹。这例如可以借助根据本发明的设备10的分析处理装置16实现，参见图3。
在图2中示例性地对于任意对象示出第一人员P和第二人员P'。例如示出第一人员P的第一轨迹T1、第二轨迹T2以及第三轨迹T3，它们要用于阐明根据本发明的用于监视空间区域B”的方法。在此应理解，在实际情况下人员P、P'根据其在空间区域B”内的运动分别具有仅仅一个轨迹T1、T2、T3。此外，在图2中示出第二人员P'的第四轨迹T4。所述对象例如也可以是动物、车辆、石块、楼层等等而不是人员P、P'。
按照根据本发明的方法的第一实施方式，预先确定的分析处理模型具有关于建筑物H相对于雷达接收装置14的位置的信息。在分析处理S03中，基于分析处理模型中的信息确定第一和第二人员P、P'相对于建筑物H的相对运动。因此，再参考图2可以确定：第一轨迹T1包括人员P相对于建筑物H的相对运动。此外可以确定：第三轨迹T3包括朝建筑物H的相对运动。为此，可以分别将建筑物H的地理中心Z存储在分析处理模型中。由该中心Z可以确定对象P、P'的距离，基于该距离可以确定：是否人员P、P'朝建筑物H运动或者从建筑物H运动离开。
替代地，例如也可以将建筑物H的轮廓U存储在分析处理模型中。基于建筑物H的轮廓U可以将第一和第二人员P、P'的间距限定为与轮廓U的任意位置的最小间距，尤其限定为到建筑物H的轮廓U的垂线。例如在使用地理中心Z用于限定第一和第二人员P与建筑物H的间距的情况下将如此确定第二轨迹T2，使得人员P朝建筑物H运动。在借助建筑物H的所存储的轮廓的替代方法中，将人员P的轨迹T2确定为平行于建筑物H的轮廓U延伸。相应地，人员在第二轨迹T2上根据所述限定既不朝建筑物H运动也不从建筑物H运动离开。因此，建筑物H的轮廓U作为结构存储在分析处理模型中可以提高根据本发明的方法的精度，一个对象与该结构的间距是可检测的。
在方法步骤S04中，基于预先确定的决定模型以及基于第一和第二人员P、P'的所确定的位置和/或所确定的轨迹来产生控制信号。这例如可以借助根据本发明的设备10的控制装置18实现，参见图3。
决定模型尤其包括决定规则，所述决定规则用于基于人员P、P'的所确定的位置和/或所述轨迹产生控制信号。
根据第一实施方式，如果根据分析处理模型人员P、P'朝建筑物H运动，则产生控制信号。这在图2示出的道路情景中例如对于第三轨迹T3和第四轨迹T4是这种情况。决定模型的另外的决定规则例如可以基于人员P、P'在空间区域B”中的所确定的位置。例如可以确定，仅仅当人员P、P'位于空间区域B”的在决定模型和/或分析处理模型中预先确定的部分空间区域B中时才产生控制信号。
参见图2可以在决定模型中将有效的空间区域B”划分为待监视的第一空间区域B以及所述第二空间区域B'。该划分可以在参照雷达接收装置14的坐标中实现。替代地，如果在分析处理模型和/或决定模型中预给定外部坐标系统，在该外部坐标系统中注明雷达接收装置14的位置，则也可以在外部坐标中实现将空间区域B”划分为第一部分空间区域B和第二部分空间区域B'。在该情况下有利的是，将人员P、P'的所确定的第一位置和/或所述轨迹首先换算为外部坐标，所述第一位置和/或轨迹首先在参照雷达接收装置14的坐标中计算。外部坐标系统的原点有利地可以设置在建筑物H的地理中心Z中或者沿着建筑物H的周边U设置。
在图2示出的道路情景的例子中如此确定待监视的第一部分空间区域B，使得该第一部分空间区域仅仅包括属于地块A1的位置。位于第二部分空间区域B'中的对象——例如人员P'不导致控制信号的产生S04。待监视的第一部分空间区域也可以分配给门、窗、保险箱或者其他的待特别准确地监视的区域。
替代地可以设置，在第二部分空间区域B'中的对象、尤其是人员P'也可以导致控制信号的产生S04，如果该人员例如沿着第四轨迹T4朝建筑物H运动，而在第二部分空间区域B'中的、不朝建筑物H运动的对象、尤其人员不导致控制信号的产生S04。
此外可以设置，在第一部分空间区域B中的例如沿第一轨迹T1从建筑物H运动离开的人员P不导致信号的产生S04，而例如沿第二或第三轨迹T2、T3不从建筑物H运动离开的人员P导致信号的产生S04。
在步骤S05中，借助所产生的控制信号控制执行装置20以便监视空间区域B”。执行装置20可以是根据本发明的设备10的一部分或者也可以设置在所述设备之外。执行装置20可以是例如用于接通电灯的灯光装置、用于打开或关闭百叶窗的百叶窗装置和/或用于记录图像数据和/或声音数据的摄像机装置。图像数据和/或声音数据例如可以自动地存储到存储系统上。替代或附加地，也可以将消息或者将图像数据的和/或声音数据的一部分传送到终端设备，例如移动终端设备如移动电话上。
图3示出根据本发明的第二实施方式的用于监视空间区域B；B”的设备10的示意方框图。
根据第二实施方式的设备10具有已经参考图2描述的雷达发送装置12、雷达接收装置14、分析处理装置16、控制装置18以及执行装置20。此外，设备10具有接口22，借助该接口可以匹配分析处理装置16的分析处理模型和/或控制装置18的决定模型。接口22例如可以是功能接口。但接口22也可以包括输入和/或输出装置，例如键盘、触摸屏、具有语音处理单元的麦克风等。接口22也可以是基于线缆的接口，例如串行接口如USB接口或其他数据线。
此外，设备10具有能量源24，该能量源构造用于给设备10供以电能。能量源24可以是例如能量存储器如蓄电池、能量产生装置如燃料电池或太阳能电池或者是用于将设备10连接到电网上的电连接装置。
尽管已根据优选的实施例详细地描述本发明，但本发明不限于此，而是可以以多种方式进行修改。尤其可以以多种多样的方式改动或修改本发明，而不脱离本发明的保护范围。
替代建筑物H——参照该建筑物在上述实施例中分析处理所检测的对象的轨迹以便产生S04控制信号，也可以采用任何其他值得保护的对象、地带或位置。例如如上所述可以根据对象相对于窗或门、入口、安全护栏、停车场、固定设备(Befestigungsanlage)、检修孔等的相对运动产生或能够产生控制信号。
在决定模型中例如也可以包括决定规则，所述决定规则基于对象的在空间区域B；B”中的所确定的大小。因此，可以借助根据本发明的方法或者根据本发明的设备例如区分小动物与人员P、P'。如果对象具有在确定的阈值之下的大小，例如沿任何方向在一米之下，则不产生控制信号。由此可以例如减小如下概率，即所述设备将小动物错误地识别为人员并且基于此输出所不期望的控制信号。
执行装置20还可以构造用于模拟至少一个人员在建筑物H中的存在，例如通过适合地接通和关断建筑物H中的电灯，自动打开或关闭百叶窗等。
在决定模型中也可以考虑心理学观点，例如以由决定模型包括的行人运动模型的形式，该行人运动模型描述了人员的当前轨迹以什么概率分别以何种方式发生变化。

Claims (10)

1.一种用于监视不动的空间区域(B；B”)的方法，其具有以下步骤：
借助相对于所述不动的空间区域(B；B”)固定安装的雷达发送装置(12)发送(S01)雷达射束(S)到所述不动的空间区域(B；B”)中；
借助相对于所述不动的空间区域(B；B”)固定安装的雷达接收装置(14)接收(S02)所发送的、在所述不动的空间区域(B；B”)中的对象(P；P')上反射的雷达射束(S')；
借助分析处理装置(16)在使用预先确定的分析处理模型的情况下分析处理(S03)所接收的雷达射束(S')以确定所述对象(P；P')在所述不动的空间区域(B；B”)中的第一位置和/或轨迹；
借助控制装置(18)基于预先确定的决定模型以及基于所述对象(P；P')的所确定的第一位置和/或所确定的轨迹来产生(S04)控制信号；以及
借助所产生的控制信号控制(S05)设备(10)的执行装置(20)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预先确定的分析处理模型和/或所述预先确定的决定模型包括关于结构(H)相对于所述雷达接收装置(14)的第二位置的信息；其中，在所述分析处理(S03)中还基于所述信息确定所述对象(P)相对于所述结构(H)的第一相对运动；其中，还基于所述对象(P)相对于所述结构(H)的所确定的第一相对运动产生所述控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述分析处理(S03)中还确定所述对象(P)相对于所述雷达接收装置(14)的第二相对运动；其中，还基于所述对象(P)相对于所述雷达接收装置(14)的所确定的第二相对运动产生所述控制信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在所接收的雷达射束(S')的分析处理(S03)中还确定所述对象(P)在所述空间区域(B；B”)中的停留持续时间；其中，还基于所述对象(P)的所确定的停留持续时间产生(S04)所述控制信号。
5.一种用于监视不动的空间区域(B；B”)的设备(10)，其具有：
相对于所述不动的空间区域(B；B”)固定安装的用于发送(S01)雷达射束(S)的雷达发送装置(12)；
相对于所述不动的空间区域(B；B”)固定安装的用于接收(S02)所发送的、在所述不动的空间区域(B；B”)中的对象(P)上反射的雷达射束(S')的雷达接收装置(14)；
用于在使用预先确定的分析处理模型的情况下分析处理(S03)所接收的雷达射束(S')以确定所述对象(P)在所述不动的空间区域(B；B”)中的第一位置和/或轨迹的分析处理装置(16)；
用于基于预先确定的决定模型以及基于所述对象(P)的所确定的第一位置和/或所确定的轨迹来产生(S04)控制信号的控制装置(18)；
能够借助由所述控制装置(18)产生的控制信号控制的执行装置(20)。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述预先确定的分析处理模型和/或所述预先确定的决定模型包括关于结构(H)相对于所述雷达接收装置(14)的第二位置的信息；其中，所述分析处理装置(16)还构造用于基于所述信息确定所述对象(P)相对于所述结构(H)的第一相对运动；其中，所述控制装置(18)还构造用于还基于所述对象(P)相对于所述结构(H)的所确定的第一相对运动产生所述控制信号。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述分析处理装置(16)还构造用于确定所述对象(P)相对于所述雷达接收装置(14)的第二相对运动；其中，所述控制装置(18)还构造用于基于所述对象(P)相对于所述雷达接收装置(14)的所确定的第二相对运动产生所述控制信号。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备，其中，所述分析处理装置(16)还构造用于确定所述对象(P)在所述不动的空间区域(B；B”)中的停留持续时间；其中，所述控制装置(18)还构造用于还基于所述对象(P)在所述空间区域(B；B”)中的所确定的停留持续时间产生所述控制信号。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的设备，其具有：
壳体；
其中，至少所述雷达发送装置(12)、所述雷达接收装置(14)、所述分析处理装置(16)以及所述控制装置(18)设置在所述壳体内；
其中，所述壳体相对于所述不动的空间区域(B；B”)固定安装在不动的结构(H)上、尤其建筑物(H)上。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的设备，其中，所述设备(10)还具有接口(22)，所述分析处理装置(16)的分析处理模型和/或所述控制装置(18)的决定模型能够借助所述接口匹配。
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