CN108445549A - 一种空间分区探测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间分区探测系统及方法，包括设置在空间内的第一组探测单元和第二组探测单元；第一组探测单元设置在空间内的第一方向上，以形成第一探测区域；第二组探测单元设置在空间内的第二方向上，以形成与第一探测区域成设定角度设置的第二探测区域；第一组探测单元包括若干第一探测装置，第一探测区域包括与若干第一探测装置的探测方向对应的若干第一探测区；第二组探测单元包括若干第二探测装置，第二探测区域包括与若干第二探测装置的探测方向对应的若干第二探测区，相邻的第一探测区、相邻的第二探测区之间为无感应区。该空间分区探测系统可准确判断是否有被测物在空间内，且当被测物在空间内移动时还可追踪被测物的移动轨迹。

Description

一种空间分区探测系统及方法

技术领域

本发明涉及探测领域，更具体地说，涉及一种空间分区探测系统及方法。

背景技术

传统的单个红外传感器只能检测移动的人体，当人静止的时候不能被检测到；或者采用使用一个固定的延时来控制红外传感器的关闭，智能化程度低，而且使用场景有限，一般需要设置在走廊、车库等特殊场所以进行辅助控制，限制了产品的使用。另外，也不能实现对人体移动轨迹的追踪。

现有的实现对人体移动轨迹的追踪一般采用延时输出、噪声学习以及数学运算的方法判断是否有静态人体存在以及推算出人体的移动轨迹。这种方法结构、运算处理过程复杂，成本高，而且探测精度差。

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缺陷，提供一种空间分区探测系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种空间分区探测系统，包括设置在空间内的第一组探测单元和第二组探测单元；

所述第一组探测单元设置在所述空间内的第一方向上，以形成第一探测区域；

所述第二组探测单元设置在所述空间内的第二方向上，以形成与所述第一探测区域成设定角度设置的第二探测区域；

所述第一组探测单元包括若干第一探测装置，所述第一探测区域包括与所述若干第一探测装置的探测方向对应的若干第一探测区；

所述第二组探测单元包括若干第二探测装置，所述第二探测区域包括与所述若干第二探测装置的探测方向对应的若干第二探测区；

其中，相邻的所述第一探测区、相邻的所述第二探测区之间为无感应区。

优选地，所述若干第一探测装置在所述第一方向上间隔设置；所述若干第二探测装置在所述第二方向上间隔设置。

优选地，所述第一探测区和第二探测区纵横交叉分布，所述若干无感应区小于被测物的体积。

优选地，每一个所述第一探测装置包括第一传感器、设置在所述第一传感器的感测方向上以对所述第一传感器的感测信号进行聚焦的第一透镜单元；和/或，

每一个所述第二探测装置包括第二传感器、设置在所述第二传感器的感测方向上以对所述第二传感器的感测信号进行聚焦的第二透镜单元。

优选地，所述第一传感器包括基板、设置在所述基板上的感测元件、以及设置在所述基板上并罩设在所述感测元件外的管帽，所述管帽上对应所述感测元件的感测方向设有感测窗口。

优选地，所述第二传感器包括基板、设置在所述基板上的感测元件、以及设置在所述基板上并罩设在所述感测元件外的管帽，所述管帽上对应所述感测元件的感测方向设有感测窗口。

优选地，所述第一传感器和第二传感器均为红外热释电传感器；所述第一透镜单元和第二透镜单元均为菲涅尔透镜。

优选地，所述空间分区探测系统还包括：分别与所述第一组探测单元和所述第二组探测单元连接、用于接收所述第一组探测单元输出的第一探测信号和所述第二组探测单元输出的第二探测信号以控制所述空间内各种设备开关的控制单元。

本发明还提供一种空间分区探测方法，所述空间分区探测方法应用上述的空间分区探测系统实现，其中，所述空间分区探测方法包括以下步骤：

S1、获取第一探测信号和第二探测信号；其中，所述第一探测信号包括若干个第一感测信号，所述第二探测信号包括若干个第二感测信号；

S2、接收所述第一探测信号和第二探测信号；

S3、判断是否接收到两个以上第一感测信号、两个以上第二感测信号或者一个第一感测信号和一个第二感测信号；若是，则判定所述空间内有被测物。

优选地，所述步骤S2之后还包括：

根据所述第一探测信号与第一组探测单元的位置编号之间的第一预设对应关系获取所述第一组探测单元的位置信息、以及根据所述第二探测信号与第二组探测单元的位置编号之间的第二预设对应关系获取所述第二组探测单元的位置信息；

基于所述第一组探测单元的位置信息和所述第二组探测单元的位置信息确定被测物的位置或者移动轨迹。

实施本发明的空间分区探测系统，具有以下有益效果：该空间分区探测系统通过第一组探测单元和第二组探测单元将空间划分多个不同的区域，当被测物进入空间内时，设置在空间中的若干个第一探测装置和若干个第二探测装置中的任意两个探测装置即可探测到被测物，并产生相应的感测信号，从而精确地判断是否有被测物进出空间，进而提高了识别的准确性，特别是对单人场景的空间实现是否有人的识别探测，适用范围广，可实现不同方向、不同区域的识别探测。该空间分区探测系统还可以根据被触发的探测装置的不同追踪被测物在空间中的移动轨迹，实现方法简单、识别精度高，成本低。

另外，该第一组探测单元和第二组探测单元可将探测信号发送给控制单元实现对空间内有被测物时或无被测物时的各种设备的控制，并根据被测物移动的轨迹对空间内不同位置的设备的智能选择和控制，提高了智能化程度，节能环保。

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是本发明空间分区探测系统的空间分区示意图；

图2是本发明空间分区探测系统的空间布局示意图。

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。

为了解决现有探测精确度低、智能化程度低、使用范围有限、单个传感器只能探测移动的人体、且不能实现对移动人体轨迹的跟踪的问题，本发明构造了一个种空间分区探测系统，该空间分区探测系统适用于存在单个被测物的房间或者空间，也可适用于存在多个被测物的房间或者空间，可以对空间内有无被测物进行识别，可实现对不同方向、不同区域的识别探测，并且还可以实现对被测物移动轨迹的追踪。例如，可实现根据空间内有被测物和无被测物时的各种设备的智能控制，并且根据被测物移动的轨迹进行空间内不同位置的智能选择和控制，节能环保。该空间分区探测系统探测精确度高、适用范围广，智能化程度高。

本发明实施例中，所指的被测物包括但不限于人体，还可以是其他的动物，如宠物狗、宠物猫等。

如图1和图2所示，该空间分区探测系统，包括设置在空间100内的第一组探测单元101和第二组探测单元102。第一组探测单元101设置在空间100内的第一方向上，以形成第一探测区域；第二组探测单元102设置在空间100内的第二方向上，以形成与第一探测区域成设定角度设置的第二探测区域。该空间分区探测系统还包括分别与第一组探测单元101和第二组探测单元102连接、用于接收第一组探测单元101输出的第一探测信号和第二组探测单元102输出的第二探测信号，并根据所接收的第一探测信号和第二探测信号控制空间100内各种设备的开/关，以实现节能环保，或者根据第一探测信号和第二探测信号确定空间100内被测物的移动轨迹，并根据被测物的移动轨迹进行空间100内不同位置的设备的智能选择及控制。

例如，当第一组探测单元101和第二组探测单元102探测到有人存在空间100内时，控制单元控制空间100内设备打开，如电灯、室内监控设备等，当第一组探测单元101和第二组探测单元102探测到空间100内无人存在时，控制单元控制空间100内的设备关闭；或者根据空间100内人体的移动轨迹控制空间100内不同位置的设备的智能选择和控制，如当人体从空间100的第一侧行至第二侧，将第一侧的电灯关闭，同时打开第二侧的电灯，达到节能环保的目的。

具体的，第一组探测单元101设置在空间100内的第一方向上，其中，第一方向可以为空间100内的水平方向或者空间100内的垂直方向，例如，如图2所示，第一组探测单元101可以设置在天花板上，也可以设置在空间100内的任意一面墙上。该第一组探测单元101可以包括若干第一探测装置，每一个第一探测装置形成有一个探测区或者探测面，即第一组探测单元101在空间100的第一方向上所形成的第一探测区域包括与若干第一探测装置的探测方向对应的若干第一探测区，从而可使第一组探测单元101可将空间100的第一方向划分为多个线性探测区(如图1所示)，增大空间100内的探测范围，当人体进入空间100内时，若人体沿第一方向的垂直方向移动时，若干个第一探测装置中的任意两个或者两个以上被触发产生感测信号，从而识别出存在人体。

进一步地，该若干第一探测装置在空间100的第一方向上间隔设置，且相邻两个第一探测装置的距离以小于人体的体形为基准。假设第一方向为空间100内的水平方向，此时，相邻两个第一探测装置之间的水平距离须小于人体的体形，换言之，当人体站在相邻两个第一探测装置之间时，该相邻的两个第一探测装置即可探测到人体的存在，进而触发产生感测信号，可以确认有人在空间100内。由于相邻两个第一探测装置之间的距离很小，所以非常容易探测到人体，探测灵敏度及精度很高。

第二组探测单元102设置在空间100内的第二方向上，其中，第二方向可以为空间100内的水平方向或者空间100内的垂直方向，例如，如图2所示，第一组探测单元101可以设置在天花板上，也可以设置在空间100内的任意一面墙上。在此需要说明的是，第二方向与第一方向形成预定角度，例如可以为90度。一般地，为了实现对空间100的立体划分，当第一组探测单元101设置在空间100的水平方向上时，则第二组探测单元102设置在空间100的垂直方向上，进而形成了第二组探测单元与第一组探测单元在空间100内所形成的探测区纵横交叉分布。该第二组探测单元102包括若干第二探测装置，每一个第二探测装置形成有一个探测区或者探测面，即第二组探测单元102在空间100的第二方向上所形成的第二区域包括与若干第二探测装置的探测方向对应的若干第二探测区。从而可使第二组探测单元102可将空间100的第二方向划分为多个探测区(如图1所示)，增大的空间100内的探测范围，当人体进入空间100内时，若人体沿第二方向的垂直方向移动时，若干个第二探测装置中的任意两个或者两个以上被触发产生感测信号，从而识别出存在人体。

通过在空间100的第一方向上间隔设置若干个第一探测装置和在空间100的第二方向上间隔设置若干个第二探测装置，可以将空间100划分多个分区。如图1所示，每一个分区为该空间100分区探测系统的无感应区，且每一个无感应区的空间100体积小于被测物的体积。以人体为例，每一个无感应区的空间100体积小于人体的体形。由于若干个第一探测装置和若干个第二探测装置将空间100划分为若干个小分区，且每一个小分区的空间100体积小于被测物的体积，当被测物处于不同的分区时，至少任意两个探测装置被触发而产生感测信号，例如可以是任意两个第一探测装置被触发、任意两个第二探测装置被触发或者一个第一探测装置被触发和一个第二探测装置被触发，进而根据所产生的感测信号确认有人在空间100内。

进一步地，本发明实施例的每一个第一探测装置和每一个第二探测装置均设置有用于标识的编号，即每一个探测装置均设置有与其对应的编号，当探测装置向控制单元发送感测信号时，控制单元根据所接收的感测信号可以确认信号发送源(即所接收的感测信号可确定对应探测装置的编号)，并根据所确定的探测装置的编号获取探测装置的位置，再由不同探测装置的位置确定被测物的具体位置、移动方向、移动轨迹等。

在本发明实施例中，每一个第一探测装置包括第一传感器、设置在第一传感器的感测方向上以对第一传感器的感测信号进行聚焦的第一透镜单元；和/或，每一个第二探测装置包括第二传感器、设置在第二传感器的感测方向上以对第二传感器的感测信号进行聚焦的第二透镜单元。

其中，第一传感器包括基板、设置在基板上的感测元件、以及设置在基板上并罩设在感测元件外的管帽，管帽上对应感测元件的感测方向设有感测窗口。感测窗口的大小形成该感测元件的感测面，其可朝向空间100内部设置，用于探测空间100内的被测物，如用于探测空间100内是否有人存在。该第一传感器可采用红外热释电传感器作为选择，在其他一些实施例中，该第一传感器不限于红外热释电传感器，可以是其他存在式传感器。其中，采用该红外热释电传感器探测方式简单，当有人体从其感测方向经过时，即可产生感测信号，进而探测到人体的存在。而且采用该红外热释电传感器所需处理的数据很少，数据处理运算简单、价格低，进而可降低整个空间分区探测装置10的物料成本，简化了数据运算处理，提高了效率。

该第一透镜单元罩设在第一传感器的外围，通过该第一透镜单元将石油信号聚焦到第一传感器的感测方向，以使每一个第一探测装置沿其感测方向形成一个独立的线性感测区域，进而将空间100划分为若干独立的第一探测区。作为选择，该第一透镜单元可为菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜可呈圆柱状、圆台状或者球状等，在其他一些实施例中，该菲涅尔透镜不限于圆柱状、圆台状、球状。

第二传感器包括基板、设置在基板上的感测元件、以及设置在基板上并罩设在感测元件外的管帽，管帽上对应感测元件的感测方向设有感测窗口。感测窗口的大小形成该感测元件的感测面，其可朝向空间100内部设置，用于探测空间100内的被测物，如用于探测空间100内是否有人存在。作为选择，该第二传感器可采用红外热释电传感器。同样地，在其他一些实施例中该第二传感器也不限于红外热释电传感器，可以是其他存在式传感器，其中，第一传感器与第二传感器可以相同也可以不同，第一透镜单元与第二透镜单元可以相同也可以不同。

进一步地，本发明的第一传感器和第二传感器可以为焊接式固定在对应的驱动PCB板上，也可以是以贴片的方式固定在对应驱动PCB板上。

该第二透镜单元罩设在第二传感器的外围，通过该第二透镜单元将石油信号聚焦到第二传感器的感测方向，以使每一个第二探测装置沿其感测方向形成一个独立的线性感测区域，进而将空间100划分为若干独立的第二探测区。作为选择，该第二透镜单元可为菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜可呈圆柱状、圆台状或者球状等，在其他一些实施例中，该菲涅尔透镜不限于圆柱状、圆台状、球状。

本发明还构造了一种空间分区探测方法，该空间分区探测方法可采用上述空间分区探测系统实现。具体的，该空间分区探测方法可以包括以下步骤：

S1、获取第一探测信号和第二探测信号；其中，第一探测信号包括若干个第一感测信号，第二探测信号包括若干个第二感测信号。

其中，第一探测信号由第一组探测单元101产生，其可包括由若干个第一探测装置产生的若干个第一感测信号。第二探测信号由第二组探测单元102产生，其可包括由若干个第二探测装置产生的若干个第二感测信号。

S2、接收第一探测信号和第二探测信号。

S3、判断是否接收到两个以上第一感测信号、两个以上第二感测信号或者一个第一感测信号和一个第二感测信号；若是，则判定空间100内有被测物。

可以理解地，由前述的空间分区探测系统可知，设置在空间100第一方向上的若干个第一探测装置和设置在空间100第二方向上的若干个第二探测装置将该空间100划分若干个小分区，且每一个小分区的体积都小于被测物(如人)的体积所以，当人体处于不同的分区时，必然会导致至少任意两个探测装置被触发而产生感测信号，从而实现对空间100内人体的识别。所以，当控制单元接收到两个以上第一感测信号、或者两个以上第二感测信号或者一个第一感测信号和一个第二感测信号时，均可以确定空间100内存在人。

进一步地，在步骤S2之后还包括：

S2-1、根据第一探测信号与第一组探测单元101的位置编号之间的第一预设对应关系获取第一组探测单元101的位置信息、以及根据第二探测信号与第二组探测单元102的位置编号之间的第二预设对应关系获取第二组探测单元102的位置信息。

其中，第一组探测单元101的位置信息包括若干个第一探测装置中的任意一个、两个、三个、……N个第一探测装置的位置。第二组探测单元102的位置信息包括若干个第二探测装置中的任意一个、两个、三个、……M个第二探测装置的位置。

具体的，在步骤S2中接收到第一探测信号和/或第二探测信号后，由于每一个第一感测信号均与其对应的第一探测装置的位置编号绑定，即接收到任意一个第一探测装置产生的第一感测信号后，便可根据所接收的第一感测信号确定发送该第一感测信号的第一探测装置的位置编号，进而由该第一探测装置的位置编号获得该第一探测装置的位置；同样地，每一个第二感测信号均与其对应的第二探测装置的位置编号绑定，即接收到任意一个第二探测装置产生的第二感测信号后，便可根据所接收的第二感测信号确定发送该第二感测信号的第二探测装置的位置编号，进而由该第二探测装置的位置编号获得该第二探测装置的位置。

S2-2、基于第一组探测单元101的位置信息和第二组探测单元102的位置信息确定被测物的位置或者移动轨迹。

在步骤S2-1中获得第一组探测单元101的位置信息和第二组探测单元102的位置信息，即任意两个或两个以上第一探测装置的位置、或者任意两个或两个以上第二探测装置的位置、或者任意一个或多个第一探测装置和任意一个或多个第二探测装置的位置，即可确定被测物的具体位置或者被测物的移动轨迹。

以图1的示意图为例，当人体沿图示路径从1分区移动至17分区时，第一探测装置B1、第一探测装置B2、以及第一探测装置B3、第二探测装置A1、第二探测装置A2以及二探测装置A3均产生感测信号，控制单元根据第一探测装置B1、第一探测装置B2、以及第一探测装置B3、第二探测装置A1、第二探测装置A2以及二探测装置A3产生的感测信号获得第一探测装置B1、第一探测装置B2、以及第一探测装置B3、第二探测装置A1、第二探测装置A2以及二探测装置A3的具体安装位置，进而由第一探测装置B1、第一探测装置B2、以及第一探测装置B3、第二探测装置A1、第二探测装置A2以及第二探测装置A3的具体安装位置确定人体的移动轨迹，实现对移动的人体运动方向及运动轨迹的跟踪。

以下以第一组探测单元101设置在空间100的水平方向，第二组探测单元102设置在空间100的垂直方向为例，第一组探测单元101包括B1、B2、B3、…、Bn个第一探测装置，第二组探测单元102包括A1、A2、A3、…、Am个第二探测装置，则第一组探测单元101和第二组探测单元102可将空间100分为(n+1)*(m+1)个分区，每一个分区小于人体的体形。该空间分区探测系统实现智能探测控制的方法为：

人体进入空间100时，假设人体从第1分区进入，当人体到达第1分区时，由于人体的体形大于分区的体积，所以，当人体到达第1分区时，第一探测装置B1和第二探测装置A1均可探测到人体存在的红外信号，并将转换的第一感测信号b1和第二感测信号b2发送到控制单元，当人体进入空间内并保持静止不动时，由于分区很小，所以当人体在进入第1分区后，人体的体形实际处于第1分区和第2分区，或者处于第1分区和第8分区。以处于第1分区和第8分区为例，此时，第一探测装置B1和第二探测装置A1均可探测到人体的红外信号，分别向控制单元发送第一感测信号b1和第二感测信号a1，控制单元根据第一感测信号b1和第二感测信号a1可以确定有人进入空间100内，进而控制打开空间100内相关设备。当人体离开空间100后，由于空间100内的第一组探测单元和第二组探测单元均不产生感测信号，因此，可判断空间100内没有人，进而控制单元控制空间100内相应设备关闭；或者，当人体离开空间100时，假设出口设置在第1分区处，当人体离开空间100时，第1分区周围的第一探测装置或第二探测装置会再次探测到人体的红外信号，其中，第一探测装置B1和第二探测装置A1最后接收到人体的红外信号，从而根据最后接收到第一探测装置B1和第二探测装置A1发送的感测信号可以确定人体离开空间100。当人体在空间100内移动时，例如，人体从第1分区沿第一方向移动至第3分区，此时，第一探测装置B1先探测到人体的红外信号，接着第二探测装置B2探测到人体的红外信号，最后第三探测装置B3才探测到人体的红外信号，并依次将转换的第一感测信号b1、第二感测信号b2和第三感测信号b3发送给控制单元，控制单元根据接收到的第一感测信号b1、第二感测信号b2和第三感测信号b3的先后顺序，以及第一探测装置B1、第二探测装置B2和第三探测装置B3的位置，确定人体的移动方向及移动轨迹。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种空间分区探测系统，其特征在于，包括设置在空间内的第一组探测单元和第二组探测单元；

所述第一组探测单元设置在所述空间内的第一方向上，以形成第一探测区域；

所述第二组探测单元设置在所述空间内的第二方向上，以形成与所述第一探测区域成设定角度设置的第二探测区域；

所述第一组探测单元包括若干第一探测装置，所述第一探测区域包括与所述若干第一探测装置的探测方向对应的若干第一探测区；

所述第二组探测单元包括若干第二探测装置，所述第二探测区域包括与所述若干第二探测装置的探测方向对应的若干第二探测区；

其中，相邻的所述第一探测区、相邻的所述第二探测区之间为无感应区。

2.根据权利要求1所述的空间分区探测系统，其特征在于，所述若干第一探测装置在所述第一方向上间隔设置；所述若干第二探测装置在所述第二方向上间隔设置。

3.根据权利要求1所述的空间分区探测系统，其特征在于，所述第一探测区和第二探测区纵横交叉分布，所述若干无感应区小于被测物的体积。

4.根据权利要求1所述的空间分区探测系统，其特征在于，每一个所述第一探测装置包括第一传感器、设置在所述第一传感器的感测方向上以对所述第一传感器的感测信号进行聚焦的第一透镜单元；和/或，

每一个所述第二探测装置包括第二传感器、设置在所述第二传感器的感测方向上以对所述第二传感器的感测信号进行聚焦的第二透镜单元。

5.根据权利要求4所述的空间分区探测系统，其特征在于，所述第一传感器包括基板、设置在所述基板上的感测元件、以及设置在所述基板上并罩设在所述感测元件外的管帽，所述管帽上对应所述感测元件的感测方向设有感测窗口。

6.根据权利要求4所述的空间分区探测系统，其特征在于，所述第二传感器包括基板、设置在所述基板上的感测元件、以及设置在所述基板上并罩设在所述感测元件外的管帽，所述管帽上对应所述感测元件的感测方向设有感测窗口。

7.根据权利要求4所述的空间分区探测系统，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器均为红外热释电传感器；所述第一透镜单元和第二透镜单元均为菲涅尔透镜。

8.根据权利要求1所述的空间分区探测系统，其特征在于，所述空间分区探测系统还包括：分别与所述第一组探测单元和所述第二组探测单元连接、用于接收所述第一组探测单元输出的第一探测信号和所述第二组探测单元输出的第二探测信号以控制所述空间内各种设备开关的控制单元。

9.一种空间分区探测方法，所述空间分区探测方法应用权利要求1-8任一项所述的空间分区探测系统实现，其特征在于，所述空间分区探测方法包括以下步骤：

S1、获取第一探测信号和第二探测信号；其中，所述第一探测信号包括若干个第一感测信号，所述第二探测信号包括若干个第二感测信号；

S2、接收所述第一探测信号和第二探测信号；

S3、判断是否接收到两个以上第一感测信号、两个以上第二感测信号或者一个第一感测信号和一个第二感测信号；若是，则判定所述空间内有被测物。

10.根据权利要求8所述的空间分区探测方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括：

根据所述第一探测信号与第一组探测单元的位置编号之间的第一预设对应关系获取所述第一组探测单元的位置信息、以及根据所述第二探测信号与第二组探测单元的位置编号之间的第二预设对应关系获取所述第二组探测单元的位置信息；

基于所述第一组探测单元的位置信息和所述第二组探测单元的位置信息确定被测物的位置或者移动轨迹。