CN109358118B - 利用超声监测空间的方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用超声监测空间的方法、系统及介质，包括：背景指纹采集步骤：进入背景采集模式，采集被监测空间的初始状态的背景指纹，获得背景指纹数据；监控指纹采集步骤：进入监控模式，对被监测空间的变化进行监控，获取监控指纹数据；指纹对比判断步骤：根据获取的背景指纹数据及监控指纹数据，判断监控指纹数据相对于背景指纹数据的变化是否达到预设变化标准：若是，则进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；报警步骤：进行警报处理。本发明可以快速地监控特定空间内物品是否被挪动，并提供相应的预警。

Description

利用超声监测空间的方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及超声探测领域，具体地，涉及利用超声监测空间的方法、系统及介质。尤其地，涉及利用超声监控空间的一种技术方案。

背景技术

超声波检测是指超声波与被检测工件相互作用，研究超声波与工件作用后的反射、投射和散射波，以达到对被检测工件宏观缺陷、几何特性及力学变化等方面的检测，并对工件应用性进行评价的一门技术。超声检测是目前常用的无损检测技术，是控制工件质量、设备维护、改进生产工艺及提高工作效率的重要手段，已在工业生产中被广泛运用。在此基础上，本发明了利用超声对空间进行监测。

专利文献CN104515992A(申请号：201410801979.2)公开了一种利用超声波进行空间扫描定位的方法，包括利用至少一组超声波探测器，通过发送和接收超声波的时间差计算所述的超声波探测器与被探测物之间距离；感测所述的超声波探测器自身的运动状态的变化而得到关于其的姿态数据、方向数据和/或运动轨迹数据；连续时间上的探测所得到的超声波探测器与被探测物之间的距离结合超声波探测器自身的姿态和/或方向和/或运动轨迹数据，计算后得到空间轮廓和位置信息。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种利用超声监测空间的方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种利用超声监测空间的方法，包括：

背景指纹采集步骤：进入背景采集模式，采集被监测空间的初始状态的背景指纹，获得背景指纹数据；

监控指纹采集步骤：进入监控模式，对被监测空间的变化进行监控，获取监控指纹数据；

指纹对比判断步骤：根据获取的背景指纹数据及监控指纹数据，判断监控指纹数据相对于背景指纹数据的变化是否达到预设变化标准：若是，则进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

等待模式触发步骤：触发警报，判断被监测空间是否属于永久性变动：若是，则返回背景指纹采集步骤继续执行；否则，则触发报警步骤继续执行；

报警步骤：进行警报处理。

优选地，所述背景指纹采集步骤包括：

设置一个全向超声信号发射头、n个定向超声信号接收探头，通过一个超声波控制器控制全向超声信号发射头周期性地发射超声参考信号，记录通过n个定向超声信号接收探头同步接收到的超声参考信号经传输、反射后的信号的强度，获得样本数据；

在背景指纹采集模式下，一个探测周期中有m个采样周期，一个探测周期将采集n×m个样本数据，n×m个样本数据按一个固定的排列顺序构成一个n×m维的向量S；采集N个探测周期内的样本数据，获得N个n×m维向量样本数据S₁，S₂，...，S_N，其中，N为正整数，所述背景指纹数据包括所述N个n×m维向量样本数据。

优选地，所述监控指纹采集步骤包括：

在监控模式下，采集第i个探测周期内的样本数据，获得n×m个样本数据构成一个n×m维的向量S_i，再连续监测t个探测周期，则获得t+1个n×m维的向量样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，其中t≥1，t为整数，获得监控指纹数据，S_i+1表示第i+1个探测周期内的样本数据，S_i+t表示第i+t个探测周期内的样本数据。

优选地，所述指纹对比判断步骤包括：

分别就N个n×m维向量背景样本数据S₁，S₂,...,S_N，在每一个维度上计算其算术平均值和标准偏差，获得n×m维算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ；

就t+1个n×m维向量监控样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，计算出每一维度相应的P_k；

就n×m维向量监控样本数据S_k，在每一个维度上判断|S_k-M|是否大于等于λ₁×Σ：若是，则在对应维度上记P_k为1；否则，则在对应维度上记P_k为0，k＝i，i+1，…，i+t；

将P_k在所有维度上的元素数值相加求和，即计算n×m×(t+1)个向量元素中有多少个1，判断P_k在所有维度上的元素数值相加的和是否大于λ₂：若是，则判断在这t+1个探测周期内，被监控的被监测空间产生变动，进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

其中，λ₁、λ₂为预设值。

优选地，所述等待模式触发步骤还包括：停止发射参考信号，停止获取样本数据；

所述报警步骤包括：

报警处理步骤：判断警报是否已处理：若是，则返回监控指纹采集步骤继续执行；否则，则暂停监控，等待处理警报。

根据本发明提供的一种利用超声监测空间的系统，包括：

背景指纹采集模块：令进入背景采集模式，采集被监测空间的初始状态的背景指纹，获得背景指纹数据；

监控指纹采集模块：令进入监控模式，对被监测空间的变化进行监控，获取监控指纹数据；

指纹对比判断模块：根据获取的背景指纹数据及监控指纹数据，判断监控指纹数据相对于背景指纹数据的变化是否达到预设变化标准：若是，则触发等待模式触发模块继续执行；否则，则触发监控指纹采集模块；

等待模式触发模块：触发警报，判断被监测空间是否属于永久性变动：若是，则触发背景指纹采集模块；否则，则触发报警模块继续执行；

报警模块：进行警报处理。

优选地，所述背景指纹采集模块包括：设置一个全向超声信号发射头、n个定向超声信号接收探头，通过一个超声波控制器控制全向超声信号发射头周期性地发射超声参考信号，记录通过n个定向超声信号接收探头同步接收到的超声参考信号经传输、反射后的信号的强度，获得样本数据；

在背景指纹采集模式下，一个探测周期中有m个采样周期，一个探测周期将采集n×m个样本数据，n×m个样本数据按一个固定的排列顺序构成一个n×m维的向量S；采集N个探测周期内的样本数据，获得N个n×m维向量样本数据S₁，S₂，...，S_N，其中，N为正整数，所述背景指纹数据包括所述N个n×m维向量样本数据；

所述等待模式触发模块：停止发射参考信号，停止获取样本数据；

所述报警模块包括：

报警处理模块：判断警报是否已处理：若是，则触发监控指纹采集模块；否则，则暂停监控，等待处理警报。

优选地，所述监控指纹采集模块包括：

在监控模式下，采集第i个探测周期内的样本数据，获得n×m个样本数据构成一个n×m维的向量S_i，再连续监测t个探测周期，则获得t+1个n×m维的向量样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，其中t≥1，t为整数，获得监控指纹数据，S_i+1表示第i+1个探测周期内的样本数据，S_i+t表示第i+t个探测周期内的样本数据。

优选地，所述指纹对比判断模块包括：

分别就N个n×m维向量背景样本数据S₁，S₂,...,S_N，在每一个维度上计算其算术平均值和标准偏差，获得n×m维算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ；

就t+1个n×m维向量监控样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，计算出每一维度相应的P_k：

就n×m维向量监控样本数据S_k，在每一个维度上判断|S_k-M|是否大于等于λ₁×Σ：若是，则在对应维度上记P_k为1；否则，则在对应维度上记P_k为0，k＝i，i+1，…，i+t；

将P_k在所有维度上的元素数值相加求和，即计算n×m×(t+1)个向量元素中有多少个1，判断P_k在所有维度上的元素数值相加的和是否大于λ₂：若是，则判断在这t+1个探测周期内，被监控的被监测空间产生变动，进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

其中，λ₁、λ₂为预设值。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的利用超声监测空间的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明可以快速地监控特定空间内物品是否被挪动，并提供相应的预警。

2、本发明还可以快速地监控特定空间内是否有人停留过长，并提供相应的预警。

3、本发明还可以通过连续监控多个探测周期内空间的变化，判定空间变化是临时性变化还是永久性变化。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明的优选例的应用场景示意图。

图2为根据本发明的优选例的工作模式转换逻辑示意图。

图3为根据本发明的优选例的信号发射周期示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种利用超声监测空间的方法，包括：

背景指纹采集步骤：进入背景采集模式，采集被监测空间的初始状态的背景指纹，获得背景指纹数据；

监控指纹采集步骤：进入监控模式，对被监测空间的变化进行监控，获取监控指纹数据；

指纹对比判断步骤：根据获取的背景指纹数据及监控指纹数据，判断监控指纹数据相对于背景指纹数据的变化是否达到预设变化标准：若是，则进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

等待模式触发步骤：触发警报，判断被监测空间是否属于永久性变动：若是，则返回背景指纹采集步骤继续执行；否则，则触发报警步骤继续执行；进一步地，通过人工判断被监测空间是否新增固定物品：若是，则属于永久性变动，否则，则不属于永久性变动。

报警步骤：进行警报处理。

具体地，所述背景指纹采集步骤包括：

设置一个全向超声信号发射头、n个定向超声信号接收探头，通过一个超声波控制器控制全向超声信号发射头周期性地发射超声参考信号，记录通过n个定向超声信号接收探头同步接收到的超声参考信号经传输、反射后的信号的强度，获得样本数据；

在背景指纹采集模式下，一个探测周期中有m个采样周期，一个探测周期将采集n×m个样本数据，n×m个样本数据按一个固定的排列顺序构成一个n×m维的向量S；采集N个探测周期内的样本数据，获得N个n×m维向量样本数据S₁，S₂，...，S_N，其中，N为正整数，所述背景指纹数据包括所述N个n×m维向量样本数据。

具体地，所述监控指纹采集步骤包括：

在监控模式下，采集第i个探测周期内的样本数据，获得n×m个样本数据构成一个n×m维的向量S_i，再连续监测t个探测周期，则获得t+1个n×m维的向量样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，其中t≥1，t为整数，获得监控指纹数据，S_i+1表示第i+1个探测周期内的样本数据，S_i+t表示第i+t个探测周期内的样本数据。

具体地，所述指纹对比判断步骤包括：

分别就N个n×m维向量背景样本数据S₁，S₂,...,S_N，在每一个维度上计算其算术平均值和标准偏差，获得n×m维算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ；

就t+1个n×m维向量监控样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，计算出每一维度相应的P_k；

就n×m维向量监控样本数据S_k，在每一个维度上判断|S_k-M|是否大于等于λ₁×Σ：若是，则在对应维度上记P_k为1；否则，则在对应维度上记P_k为0，k＝i，i+1，…，i+t；

将P_k在所有维度上的元素数值相加求和，即计算n×m×(t+1)个向量元素中有多少个1，判断P_k在所有维度上的元素数值相加的和是否大于λ₂：若是，则判断在这t+1个探测周期内，被监控的被监测空间产生变动，进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

其中，λ₁、λ₂为预设值。

具体地，所述等待模式触发步骤还包括：停止发射参考信号，停止获取样本数据；

所述报警步骤包括：

报警处理步骤：判断警报是否已处理：若是，则返回监控指纹采集步骤继续执行；否则，则暂停监控，等待处理警报。

本发明提供的利用超声监测空间的系统，可以通过本发明给的利用超声监测空间的方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将所述利用超声监测空间的方法，理解为所述利用超声监测空间的系统的一个优选例。

根据本发明提供的一种利用超声监测空间的系统，包括：

背景指纹采集模块：令进入背景采集模式，采集被监测空间的初始状态的背景指纹，获得背景指纹数据；

监控指纹采集模块：令进入监控模式，对被监测空间的变化进行监控，获取监控指纹数据；

指纹对比判断模块：根据获取的背景指纹数据及监控指纹数据，判断监控指纹数据相对于背景指纹数据的变化是否达到预设变化标准：若是，则触发等待模式触发模块继续执行；否则，则触发监控指纹采集模块；

等待模式触发模块：触发警报，判断被监测空间是否属于永久性变动：若是，则触发背景指纹采集模块；否则，则触发报警模块继续执行；

报警模块：进行警报处理。

具体地，所述背景指纹采集模块包括：设置一个全向超声信号发射头、n个定向超声信号接收探头，通过一个超声波控制器控制全向超声信号发射头周期性地发射超声参考信号，记录通过n个定向超声信号接收探头同步接收到的超声参考信号经传输、反射后的信号的强度，获得样本数据；

在背景指纹采集模式下，一个探测周期中有m个采样周期，一个探测周期将采集n×m个样本数据，n×m个样本数据按一个固定的排列顺序构成一个n×m维的向量S；采集N个探测周期内的样本数据，获得N个n×m维向量样本数据S₁，S₂，...，S_N，其中，N为正整数，所述背景指纹数据包括所述N个n×m维向量样本数据；

所述等待模式触发模块：停止发射参考信号，停止获取样本数据；

所述报警模块包括：

报警处理模块：判断警报是否已处理：若是，则触发监控指纹采集模块；否则，则暂停监控，等待处理警报。

具体地，所述监控指纹采集模块包括：

在监控模式下，采集第i个探测周期内的样本数据，获得n×m个样本数据构成一个n×m维的向量S_i，再连续监测t个探测周期，则获得t+1个n×m维的向量样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，其中t≥1，t为整数，获得监控指纹数据，S_i+1表示第i+1个探测周期内的样本数据，S_i+t表示第i+t个探测周期内的样本数据。

具体地，所述指纹对比判断模块包括：

分别就N个n×m维向量背景样本数据S₁，S₂,...,S_N，在每一个维度上计算其算术平均值和标准偏差，获得n×m维算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ；

就t+1个n×m维向量监控样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，计算出每一维度相应的P_k：

就n×m维向量监控样本数据S_k，在每一个维度上判断|S_k-M|是否大于等于λ₁×Σ：若是，则在对应维度上记P_k为1；否则，则在对应维度上记P_k为0，k＝i，i+1，…，i+t；

将P_k在所有维度上的元素数值相加求和，即计算n×m×(t+1)个向量元素中有多少个1，判断P_k在所有维度上的元素数值相加的和是否大于λ₂：若是，则判断在这t+1个探测周期内，被监控的被监测空间产生变动，进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

其中，λ₁、λ₂为预设值。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的利用超声监测空间的方法的步骤。

下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明：

实施例1：

如图1所示，以精神病院的病房卫生间为例，具体介绍这个算法。精神病院的病房卫生间内一般只有固定物体，如抽水马桶和洗手池等，唯一可移动的物体就是门。我们利用一套超声探测系统，探测在门关闭状态下，卫生间内是否有人，以及人员停留时长，如果超过预设门限值，则触发报警。

首先我们利用超声参考信号采集无人且门关闭的卫生间的背景指纹，然后将后续监测样本(卫生间同样是关闭的)与之对比，如果偏差超出一定容限λ1，且对连续采样结果的观察表明这种偏差的可靠性超过一定的阀值λ2，那么我们判断这个时间片内，卫生间里有新增的人(或物)，经过连续观测多个时间片后，如果这种状态持续超过预设门限值，则触发报警。

超声监控系统的组成包括：

一个空间，作为该系统监测对象，监测的目的是发现该空间是否发生改变。以精神病院的病房卫生间为例，对应的空间就是无人且门关闭的卫生间。

一个全向超声波发射头，安装在空间内的一个固定位置，负责周期性地发射参考超声波，保证参考超声波有足够的信号强度，能够被一组定向超声波接收探头接收并测量。

一组定向超声波接收探头，固定在空间内的一些观察点位上，与全向超声波发射头一起受一个超声波控制器控制，同步采样接收超声波发射头周期性发射的超声波，经空间传输和物体反射后到达接收探头的信号。

一个超声波控制器，控制超声波发射头和接收探头，保证全向超声波发射头和一组定向超声波接收探头同步发射和接收超声波信号，并将接收到的采样信号，按该发明专利所公布的算法在控制器本地计算，或传输给后端应用服务器上进行运算。如果超声波控制器需要由后端服务器控制，或采样数据需要由后端服务器运算的话，则需要内置RF通信模块，以及一个RF信号接收系统和应用服务器系统，不过这些与该发明算法的描述无关，不在此详细介绍。

如图2所示，超声监控系统有三种工作模式，第一种是背景指纹采集模式，第二种是监控模式，第三种是等待模式。这三种模式转换逻辑如下：

步骤1：进入背景采集模式，对局部空间的稳定初始状态进行背景指纹采集；

步骤2：背景指纹采集结束，进入监控模式，开始对局部空间的变化进行监控；

步骤3：利用算法对局部空间进行连续监控，如满足报警条件，则触发报警，进入等待模式，或人为转入等待模式。

步骤4：如果空间属于永久性变动，则回到背景采集模式，重新采集空间背景数据；如属于临时变动，并已得到妥善处理，则返回到监控模式继续监控。

利用超声监控空间的具体算法说明如下：

如图3所示，在卫生间顶中央安装一个全向超声信号发射头和n个定向超声信号接收探头，这些探头由一个超声控制器控制。超声控制器周期性地通过全向发射头发射超声参考信号，并通过n个接收探头同步接收超声波经传输、墙面及物体反射后到达接收探头的信号强度，记入不同采样时间点收到的信号强度。探测周期＝超声接收周期+一段静默期，超声接收周期＝(空间最大探测距离/声波传播速度)×2，采样周期＝探测精度/声波传播速度。空间最大探测距离大约是3米，声波在空气中常温常压下的传播速度约344米/秒，因此超声接收周期大约＝(3/344)×2＝17.5ms，如果探测精度为3cm，采样周期则大约＝0.03/344＝0.087ms，探测周期考虑到超声多经反射，需要一段时间的静默期，因此大约可以设为2s左右。

假设在一个探测周期中有m个采样周期，那么每个探测周期将采集到n×m个样本数据，这些样本数据按一个固定的排列顺序构成一个(n×m)维的向量S。

背景指纹采集模式下，假设我们在N个探测周期里采集局部空间的背景超声指纹数据，那么我们将得到N个(n×m)维向量数据样本S₁…S_N，我们在每一个维度上分别计算出算术平均值和标准偏差，因此得到(n×m)维算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ。

标准偏差计算公式：假设有一组数值x₁,x₂,...,x_N(皆为实数)，其平均值(算术平均值)为μ，标准差也被称为标准偏差，或者实验标准差，的计算公式为：

在监控模式下的某个探测周期i，超声控制器采集到一个(n×m)维的向量数据样本S_i，将该样本与背景指纹算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ进行对比，对比计算公式为P_i＝|S_i-Μ|≥λ₁×Σ，P_i为上述向量逻辑运算的结果(TRUE＝1，FALSE＝0)。如果连续t+1个探测周期观测，将得到P_i，P_i+1，…P_i+t，将t+1个向量中的所有元素值相加求和，即计算n×m×(t+1)个元素中有多少个1，如果和大于λ₂，则认为在这t+1个探测周期期间，被监控的局部空间卫生间内有人(或物体)的变动，其中λ₁和λ₂为可调经验值。

选择连续观察多个“t+1个探测周期”，如果持续判断有人(或物体)的变动，我们可以选择报警。如果经人工判断为新增卫生间固定物品，系统可以回到背景采集模式，重新采集背景指纹。

在等待模式下，超声控制器不发射任何参考信号或采集数据。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种利用超声监测空间的方法，其特征在于，包括：

背景指纹采集步骤：进入背景采集模式，采集被监测空间的初始状态的背景指纹，获得背景指纹数据；

监控指纹采集步骤：进入监控模式，对被监测空间的变化进行监控，获取监控指纹数据；

指纹对比判断步骤：根据获取的背景指纹数据及监控指纹数据，判断监控指纹数据相对于背景指纹数据的变化是否达到预设变化标准：若是，则进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

等待模式触发步骤：触发警报，判断被监测空间是否属于永久性变动：若是，则返回背景指纹采集步骤继续执行；否则，则触发报警步骤继续执行；

报警步骤：进行警报处理；

所述背景指纹采集步骤包括：

设置一个全向超声信号发射头、n个定向超声信号接收探头，通过一个超声波控制器控制全向超声信号发射头周期性地发射超声参考信号，记录通过n个定向超声信号接收探头同步接收到的超声参考信号经传输、反射后的信号的强度，获得样本数据；

在背景指纹采集模式下，一个探测周期中有m个采样周期，一个探测周期将采集n×m个样本数据，n×m个样本数据按一个固定的排列顺序构成一个n×m维的向量S；采集N个探测周期内的样本数据，获得N个n×m维向量样本数据S₁，S₂，...，S_N，其中，N为正整数，所述背景指纹数据包括所述N个n×m维向量样本数据；

所述监控指纹采集步骤包括：

在监控模式下，采集第i个探测周期内的样本数据，获得n×m个样本数据构成一个n×m维的向量S_i，再连续监测t个探测周期，则获得t+1个n×m维的向量样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，其中t≥1，t为整数，获得监控指纹数据，S_i+1表示第i+1个探测周期内的样本数据，S_i+t表示第i+t个探测周期内的样本数据；

所述指纹对比判断步骤包括：

分别就N个n×m维向量背景样本数据S₁，S₂,...,S_N，在每一个维度上计算其算术平均值和标准偏差，获得n×m维算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ；

就t+1个n×m维向量监控样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，计算出每一维度相应的P_k；

就n×m维向量监控样本数据S_k，在每一个维度上判断|S_k-M|是否大于等于λ₁×Σ：若是，则在对应维度上记P_k为1；否则，则在对应维度上记P_k为0，k＝i，i+1，…，i+t；

将P_k在所有维度上的元素数值相加求和，即计算n×m×(t+1)个向量元素中有多少个1，判断P_k在所有维度上的元素数值相加的和是否大于λ₂：若是，则判断在这t+1个探测周期内，被监控的被监测空间产生变动，进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

其中，λ₁、λ₂为预设值。

2.根据权利要求1所述的利用超声监测空间的方法，其特征在于，所述等待模式触发步骤还包括：停止发射参考信号，停止获取样本数据；

所述报警步骤包括：

报警处理步骤：判断警报是否已处理：若是，则返回监控指纹采集步骤继续执行；否则，则暂停监控，等待处理警报。

3.一种利用超声监测空间的系统，其特征在于，包括：

背景指纹采集模块：令进入背景采集模式，采集被监测空间的初始状态的背景指纹，获得背景指纹数据；

监控指纹采集模块：令进入监控模式，对被监测空间的变化进行监控，获取监控指纹数据；

指纹对比判断模块：根据获取的背景指纹数据及监控指纹数据，判断监控指纹数据相对于背景指纹数据的变化是否达到预设变化标准：若是，则触发等待模式触发模块继续执行；否则，则触发监控指纹采集模块；

等待模式触发模块：触发警报，判断被监测空间是否属于永久性变动：若是，则触发背景指纹采集模块；否则，则触发报警模块继续执行；

报警模块：进行警报处理；

所述背景指纹采集模块包括：设置一个全向超声信号发射头、n个定向超声信号接收探头，通过一个超声波控制器控制全向超声信号发射头周期性地发射超声参考信号，记录通过n个定向超声信号接收探头同步接收到的超声参考信号经传输、反射后的信号的强度，获得样本数据；

在背景指纹采集模式下，一个探测周期中有m个采样周期，一个探测周期将采集n×m个样本数据，n×m个样本数据按一个固定的排列顺序构成一个n×m维的向量S；采集N个探测周期内的样本数据，获得N个n×m维向量样本数据S₁，S₂，...，S_N，其中，N为正整数，所述背景指纹数据包括所述N个n×m维向量样本数据；

所述等待模式触发模块：停止发射参考信号，停止获取样本数据；

所述报警模块包括：

报警处理模块：判断警报是否已处理：若是，则触发监控指纹采集模块；否则，则暂停监控，等待处理警报；

所述监控指纹采集模块包括：

在监控模式下，采集第i个探测周期内的样本数据，获得n×m个样本数据构成一个n×m维的向量S_i，再连续监测t个探测周期，则获得t+1个n×m维的向量样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，其中t≥1，t为整数，获得监控指纹数据，S_i+1表示第i+1个探测周期内的样本数据，S_i+t表示第i+t个探测周期内的样本数据；

所述指纹对比判断模块包括：

分别就N个n×m维向量背景样本数据S₁，S₂,...,S_N，在每一个维度上计算其算术平均值和标准偏差，获得n×m维算术平均值向量Μ和标准偏差向量Σ；

就t+1个n×m维向量监控样本数据S_i，S_i+1，...，S_i+t，计算出每一维度相应的P_k：

就n×m维向量监控样本数据S_k，在每一个维度上判断|S_k-M|是否大于等于λ₁×Σ：若是，则在对应维度上记P_k为1；否则，则在对应维度上记P_k为0，k＝i，i+1，…，i+t；

将P_k在所有维度上的元素数值相加求和，即计算n×m×(t+1)个向量元素中有多少个1，判断P_k在所有维度上的元素数值相加的和是否大于λ₂：若是，则判断在这t+1个探测周期内，被监控的被监测空间产生变动，进入等待模式触发步骤继续执行；否则，则返回监控指纹采集步骤继续执行；

其中，λ₁、λ₂为预设值。

4.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至2中任一项所述的利用超声监测空间的方法的步骤。

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