CN109564715A - 具有防掩蔽保护的运动传感器 - Google Patents

Abstract

用于利用防掩蔽能力来检测运动的设备和方法。该设备包括天线（135）、双通道接收电路和电子处理器（125）。该双通道接收电路包括第一通道（110）和第二通道（115）。该电子处理器电连接到双通道接收电路，并且被配置成从第一通道接收指示在第一范围下的运动的第一信号，并且从第二通道接收指示在第二范围下的运动的第二信号。该第二范围的至少一部分比第一范围更短。基于该第一信号和第二信号，电子处理器被配置成生成通知。

Description

具有防掩蔽保护的运动传感器

技术领域

实施例涉及运动检测警报系统。

背景技术

可以通过在检测器的面上放置掩蔽材料来战胜现代安全系统中使用的一些运动检测器。归因于此，一些运动检测器合并防掩蔽（antimasking）系统来检测此类事件。具有防掩蔽能力的运动检测器可以在高安全警报系统中使用。具有防掩蔽能力的运动检测器通常结合主动红外检测系统来检测掩蔽尝试。然而，红外检测具有其自身的缺点，并且可能被了解该设备的某人战胜。

另外，运动检测器可能会生成错误警报。可能会基于对紧密接近运动传感器的家养宠物、昆虫、鸟和其它的的检测而生成错误警报。防掩蔽检测也可能会生成错误警报。例如，可能基于检测区域内的光源和光反射物体（诸如阳光反射、检测器的面上的缺陷以及其它的）的检测来触发使用红外传感器的防掩蔽设备。因此，包括红外防掩蔽能力的运动检测器可能易于生成错误警报。

发明内容

除了其他事物之外，实施例提供解决上面列出的问题的运动检测的系统和方法。实施例提供了一种使用多普勒技术来检测运动的双通道接收电路。该双通道接收电路使用两个独立的接收器通道来处理来自物体的射频（RF）反射。第一通道在第一范围内提供运动检测。第二通道在第二范围内提供运动检测，该第二范围通常比第一范围更靠近运动检测器。第一通道提供对入侵者的检测，而第二通道为运动检测器提供防掩蔽保护。

一个实施例提供了一种具有防掩蔽能力的运动检测器，其包括天线和双通道接收电路。该双通道接收电路被配置成接收反射的射频（RF）信号。该运动检测器还包括电连接到双通道接收电路的电子处理器。该电子处理器被配置成从双通道接收电路的第一通道接收指示在第一范围下的运动的第一信号，并且从双通道接收电路的第二通道接收指示在第二范围下的运动的第二信号。该第二范围的至少一部分比第一范围更短。该电子处理器还被配置成基于第一信号和第二信号来生成通知。

另一实施例提供了一种使用具有防掩蔽能力的运动检测器来检测运动的方法。该方法包括从双通道接收电路的第一通道接收指示在第一范围下的运动的第一信号，以及从双通道接收电路的第二通道接收指示在第二范围下的运动的第二信号。第二范围的至少一部分比第一范围更短。该方法还包括由电子处理器基于该第一信号和第二信号来生成通知。

又一实施例提供了一种具有防掩蔽能力的运动检测器。该运动检测器包括射频（RF）传输电路、包括电连接到第一混频器的第一放大器的第一RF接收电路、和包括电连接到第二混频器的第二放大器的第二RF接收电路。该第二RF接收电路与第一RF传输电路并联电连接。该运动检测器包括电连接到RF传输电路、第一RF接收电路和第二RF接收电路的电子处理器。该电子处理器被配置成经由RF传输电路来生成RF信号，向第一RF接收电路发送第一控制信号以生成指示在第一距离处的运动的第一多普勒信号，并且向第二RF接收电路发送第二控制信号以生成指示在第二距离处的运动的第二多普勒信号。该第二距离比第一距离更短。该电子处理器还被配置成至少部分基于第一多普勒信号和第二多普勒信号来生成通知。

附图说明

图1是根据一个实施例的具有双通道接收和防掩蔽的运动检测器的框图。

图2是根据一个实施例的用于图1的运动检测器的控制器的框图。

图3是根据一个实施例的用于控制图1的运动检测器的操作的时序图。

图4是根据一个实施例的操作图1的运动检测器的方法的流程图。

具体实施方式

在详细地解释任何实施例之前，要理解的是，本公开不旨在在其应用中被限制到在以下描述中阐述的或在以下绘图中图示的部件的构造和布置的细节。实施例能够有其他配置并且能够以各种方式来实践或实行。

图1图示了具有防掩蔽保护的运动检测器100的示例。在所图示的示例中，运动检测器100包括射频（RF）传输电路105、第一接收电路110（即第一通道）和第二接收电路115（即第二通道）。时间闸门（time gate）电路120电连接到RF传输电路105、第一接收电路110和第二接收电路115。时间闸门电路120还电连接到振荡器122。时间闸门电路120包括用来设置射频（RF）信号的发射和接收的控制时序和同步性的分立硬件（诸如电容器和电阻器）。时间闸门电路120被配置成基于振荡器122的频率来将控制信号发送给RF传输电路105、第一接收电路110和第二接收电路115。

该运动检测器100还包括微控制器125、警报指示器127和故障指示器129。微控制器125被配置成从第一接收电路110接收第一信号和从第二接收电路115接收第二信号。基于第一信号和第二信号，微控制器125被配置成生成用来发送给警报指示器127、故障指示器129或两者的一个或多个通知。

在一些实施例中，警报指示器127和故障指示器129被合并在运动检测器100内。例如，运动检测器100可以包括被定位在该运动检测器100处的视觉指示器（例如，灯、显示器等）、听觉指示器（嘟嘟响、汽笛、音调等）或两者。在其他实施例中，警报指示器127和故障指示器129位于运动检测器100外部的位置处。例如，运动检测器100可以包括通信连接到警报指示器127和故障指示器129的一个或多个数字输出。在此实例中，运动检测器100可以经由有线或无线连接与警报指示器127和故障指示器129通信。在一些实施例中，警报指示器127和故障指示器129被合并到中央计算机系统（诸如安全警报系统或建筑物控制系统）中。

RF传输电路105包括RF形状发生器130（例如，提供成形RF突发的电路），以及发射天线131。时间闸门电路120、形状发生器130和发射天线131联合操作以生成和传输被设计成从处于监视下的区域内的物体反射的RF脉冲（例如，微波脉冲）。在一些实施例中，RF形状发生器130生成微波频谱中的RF突发，包括例如以7.5GHz为中心的RF突发。RF突发的传输的时序是由时间闸门电路120控制的。在一个实施例中，RF突发以1微秒的间隔重复且周期性地传输。在一个示例中，当RF突发以7.5GHz为中心时，RF突发在短的时间跨度（例如，2ns）内发生。在针对无线传输的ECCDec0604要求内来生成RF突发。此外， RF突发被成形为符合美国联邦通信委员会（FCC）或欧盟委员会规定的RF频谱密度要求。

第一接收电路110和第二接收电路115经由接收天线135来接收对RF突发发生的RF反射。RF反射从处于监视下的区域内的物体反射。在一些实施例中，第一接收电路110并行地并且与第二接收电路115来处理所接收到的RF反射。第一接收电路110包括第一放大器140（例如，低噪声放大器或增益控制放大器）、第一混频器145、第一采样和保持电路150、以及第一运算放大器（op-amp）155。上面列出的部件按从接收天线135到第一运算放大器155的列出的顺序串联电连接。第一混频器145以及第一采样和保持电路150电连接到时间闸门电路120，并且在操作期间从时间闸门电路120接收控制信号。

第二接收电路115包括第二放大器160（例如，低噪声放大器或增益控制放大器）、第二混频器165、第二采样和保持电路170、以及第二运算放大器（op-amp）175。上面列出的部件按从接收天线135到第二运算放大器175的列出的顺序串联电连接。第二混频器165以及第二采样和保持电路170电连接到时间闸门电路120并且在操作期间从时间闸门电路120接收控制信号。尽管第一接收电路110和第二接收电路115可以同时有效，但是对于第一接收电路110和第二接收电路115来说如由时间闸门电路120所设置的控制时序是不同的。在一些实施例中，第二接收电路115从接收天线135接收被反射的RF信号并与第一接收电路110同时处理被反射的RF信号。第二接收电路也可以与第一接收电路115同时地从时间闸门电路接收控制信号。

图2是根据一个实施例的运动检测器100的微控制器125的框图。微控制器125包括多个电和电子部件，其向微控制器125内的部件和模块提供功率、操作控制和保护。除了其它事物之外，微控制器125还包括电子处理器205（诸如可编程电子微处理器、微控制器或类似设备）、存储器210（例如，非瞬时、机器可读存储器）和输入/输出接口215。在一些实施例中，微控制器125包括附加的、更少的或不同的部件。

可以以多个电子处理器、专用集成电路（ASIC）和其他硬件配置来实现微控制器125。微控制器125被配置成从第一接收电路110和第二接收电路115中的每一个接收输入，并独立地处理这些输入中的每一个。例如，电子处理器205被配置成从存储器210检索并且除了其它事物之外还执行与如下有关的指令：从第一接收电路110检索第一信号和从第二接收电路115检索第二信号，将第一信号与第一阈值进行比较，将第二信号与第二阈值进行比较，并基于阈值来激活警报指示器127和故障指示器129。下面更详细地讨论这些功能。

在运动检测器100的操作期间，第一混频器145和第二混频器165每个基于RF反射来生成差信号（difference signal）。该差信号指示在处于监视下的区域内发生的运动。由第一混频器145来生成指示在第一范围内发生的运动的第一差信号。类似地，由第二混频器165来生成指示在第二范围内发生的运动的第二差信号。第一和第二范围取决于由时间闸门电路120生成的控制信号。因此，当配置时间闸门电路120的时序时，可以将第一和第二范围设置到期望值。

在一个实施例中，第一差信号指示在离运动检测器100大约3英尺和50英尺之间发生的运动。因此，第一差信号指示由于人（例如，入侵者）移动通过监视区域而发生的运动。在一个实施例中，第二差信号指示在离运动检测器100大约1英尺和3英尺之间发生的运动。这样，第二差信号指示由于人试图绕过或以其他方式篡改运动检测器100而发生的运动。

第一采样和保持电路150以及第二采样和保持电路170分别基于第一差信号和第二差信号来生成连续波多普勒信号。在一些实施例中，多普勒信号是分别通过第一运算放大器155和第二运算放大器175放大的低频信号（例如，0.1到100Hz信号）。这些多普勒信号导致指示在第一范围内发生的运动的从第一接收电路110输出的第一信号，以及指示在第二范围内发生的运动的从第二接收电路115输出的第二信号。然后将第一和第二信号输入到微控制器125。第一和第二信号可以每个使用微控制器125上的专用输入。

图3图示了用于传输电路105、第一接收电路110和第二接收电路115的控制信号的一个示例。时间闸门电路120被配置成生成多个控制信号，其包括用来控制形状发生器130的传输控制信号191、用来控制第一混频器145的第一混频器控制信号192、用来控制第一采样和保持电路150的第一采样和保持控制信号193、用来控制第二混频器165的第二混频器控制信号194、以及用来控制第二采样和保持电路170的第二采样和保持控制信号195。

在所图示的示例中，在传输控制信号191变成不活动（inactive）之后，第一混频器控制信号192和第二混频器控制信号194变成活动的（active）（例如，被调制）。实际上，一旦RF突发传输完成，第一接收电路110和第二接收电路115就变成操作的。这利用来自RF突发的反馈来防止第一接收电路110和第二接收电路115的饱和。这还使对极其靠近运动检测器100的物体的运动的检测延迟。在一个示例中，将忽略来自离运动检测器100在1英尺内的物体的运动。这些物体是可能引起错误报警的一些，诸如在运动检测器100上或附近爬行的蜘蛛或昆虫。

在图3的示例中，运动检测器100被设置到50英尺的检测范围。RF突发以大约1ft /ns行进。因为RF突发往返行进到目标并返回到运动检测器100，所以每英尺的检测范围大约耗费2ns。在此示例中，第一混频器控制信号192将第一混频器145激活了100ns。这将第一通道的最大检测范围限制到50英尺。由于在100ns之后缺少第一混频器控制信号192，所以在100ns之后接收到的RF反射不会通过第一混频器145。

第二接收电路115被配置用于较短的检测范围，以为运动检测器100提供掩蔽检测。在图3的示例中，第二混频器控制信号194被激活达10ns以将检测限制到5英尺的范围。这样，在由第二混频器控制信号194设置的范围内发生的任何运动有可能指示对运动检测器100的屏蔽尝试。第二混频器控制信号194可以被延迟小的时间间隔（例如，2ns）以防止如上所述的蜘蛛和昆虫的运动的检测。

图4图示了根据一个实施例的操作运动检测器100的方法。在所图示的方法中，在微控制器125处从第一接收电路110接收指示在第一范围下的运动的第一信号（框405）。基于所接收到的RF反射和第一混频器控制信号192来生成第一信号。该第一信号取决于位于第一范围内的物体的运动量。因此，微控制器125可以确定移动物体是否存在于第一范围内并且可以基于第一信号来确定该物体的移动量。

微控制器125还从第二接收电路115接收指示在第二范围下的运动的第二信号（框410）。基于所接收的RF反射和第二混频器控制信号194来生成第二信号。该第二信号取决于位于第二范围内的物体的运动量。因此，微控制器125可以确定移动物体是否存在于第二范围内并且可以基于第二信号来确定物体的移动量。

微控制器125基于第一信号和第二信号来生成通知（框415）。在一些实施例中，微控制器125包括用于触发通知的多个阈值。例如，当从第一接收电路110接收的第一信号具有高于警报阈值的幅度时，微控制器125可以为警报指示器127生成警报通知。类似地，当从第二接收电路115接收的第二信号具有高于故障阈值的幅度时，微控制器125为故障指示器129生成故障通知。

在一个实施例中，无论第二信号的行为如何，微控制器125在第一信号具有高于警报阈值的幅度的任何时候激活警报指示器127。类似地，在一个实施例中，微控制器125在第二信号具有高于故障阈值的幅度的任何时候激活故障指示器129。然而，在其他实施例中，仅当第一信号具有高于警报阈值的幅度时并且当第二信号具有高于故障阈值的幅度时，微控制器125才激活故障指示器129。

在一些实施例中，警报阈值和故障阈值通过对微控制器125进行编程而是可调整的。例如，可以调整警报阈值和故障阈值来改变运动检测器100的灵敏度。这样，运动检测器100可以对指示入侵者的运动和指示掩蔽尝试的运动不同地进行反应（即，具有不同的灵敏度）。

在一些实施例中，可以通过微控制器125来自动地调整警报阈值和故障阈值。例如，当微控制器125接收到具有高于警报阈值的幅度的第一信号时，故障阈值可以被减小到更小的值（以及因此的更高的灵敏度）。因此，当运动检测器100检测到入侵者时，可以增加对掩蔽尝试的敏感度。在一些实施例中，故障阈值与第一信号的幅度的增加成比例地减小。因此，当第一接收电路110检测到少量运动时，即使当这些少量不足以触发警报通知时，也更频繁地发生故障指示。

因此，除了其它事物之外，本发明的实施例还提供了用于使用具有防掩蔽保护的双通道接收电路的运动检测器。

应当指出，本公开包括对“一个实施例”、“实施例”和“一些实施例”的参考，这不一定指的是相同的实施例。特定特征、结构或特性可以以与本公开一致的任何合适方式来组合。

“被配置成”。各种单元、电路或其他部件可以被描述或声明为“被配置成”执行一个或多个任务。在这样的上下文中，“被配置成”被用来通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行那些一个或多个任务的结构（例如，电路）来意指结构。照此，即使当指定的单元/电路/部件当前不操作（例如，未接通）时，也可以说成将该单元/电路/部件配置成执行任务。与“被配置成”语言一起使用的单元/电路/部件包括硬件，例如电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等等。明确地旨在使单元/电路/部件“被配置成”执行一个或多个任务的记载就那个单元/电路/部件来说不援引35 U.S.C §112（f）。另外，“被配置成”可以包括由软件和/或固件（例如，FPGA或执行软件的通用处理器）操控的通用结构（例如，通用电路）来以能够执行待解决的（多个）任务的方式进行操作。“被配置成”还可以包括使制造工艺（例如，半导体制造设施）适于制造适于实现或执行一个或多个任务的设备（例如，集成电路）。

“第一”、“第二”等。如本文中所使用的，这些术语被用作它们之前的对于名词的标号，并且不暗示任何类型的排序（例如，空间、时间、逻辑等）。例如，在这里可以将缓冲电路描述为对“第一”和“第二”值执行写操作。术语“第一”和“第二”不一定暗示必须在第二值之前写入第一值。

“基于”。如本文中所使用的，此术语被用来描述影响确定的一个或多个因素。此术语不排除可能影响确定的另外的因素。也就是说，确定可以仅基于那些因素或至少部分地基于那些因素。考虑短语“基于B来确定A”。虽然在此情况下，B是影响A的确定的因素，但是这样的短语不排除A的确定也基于C。在其他实例中，可以仅基于B来确定A。

Claims (21)

1.一种具有防掩蔽能力的运动检测器，该运动检测器包括：

天线；

双通道接收电路，该双通道接收电路被配置成接收反射的射频（RF）信号；以及

电子处理器，其被电连接到双通道接收电路并且被配置成

从双通道接收电路的第一通道接收指示在第一范围下的运动的第一信号，

从双通道接收电路的第二通道接收指示在第二范围下的运动的第二信号，该第二范围的至少一部分比所述第一范围更短，以及

基于所述第一信号和第二信号来生成通知。

2.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述电子处理器被配置成当所述第一信号指示在第一范围下的运动时，通过生成指示警报状况的警报通知来生成所述通知。

3.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述电子处理器被配置成当所述第二信号指示在第二范围下的运动时，通过生成指示掩蔽尝试的故障通知来生成所述通知。

4.根据权利要求2所述的运动检测器，其中，所述电子处理器被配置成当所述第一信号大于阈值时生成所述警报通知。

5.根据权利要求3所述的运动检测器，其中，所述电子处理器被配置成当所述第二信号大于阈值时生成所述故障通知。

6.根据权利要求5所述的运动检测器，其中，所述电子处理器被配置成当所述第一信号指示在第一范围下的运动时将所述阈值调整到更小的值。

7.根据权利要求1所述的运动检测器，其中所述第一通道与所述第二通道并联地电连接，并且其中所述第一通道和所述第二通道每个从所述天线接收反射的RF信号并且同时处理反射的RF信号。

8.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述第一通道基于反射的RF信号来生成第一多普勒信号，并且其中所述第一信号基于所述第一多普勒信号来生成。

9.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述第二通道基于反射的RF信号来生成第二多普勒信号，并且其中所述第二信号基于所述第二多普勒信号来生成。

10.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述双通道接收电路被时间闸门电路控制成使得所述第一通道和所述第二通道每个从所述时间闸门电路同时地接收控制信号。

11.一种使用具有防掩蔽能力的运动检测器来检测运动的方法，该方法包括：

从双通道接收电路的第一通道接收第一信号，所述第一信号指示在第一范围下的运动；

从双通道接收电路的第二通道接收指示在第二范围下的运动的第二信号，所述第二范围的至少一部分比第一范围更短，以及

由电子处理器基于所述第一信号和所述第二信号来生成通知。

12.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述第一信号和所述第二信号来生成所述通知包括：当所述第一信号指示在第一范围下的运动时，生成指示警报状况的警报通知。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，基于所述第一信号和所述第二信号来生成所述通知包括：当所述第二信号指示在第二范围下的运动时，生成指示掩蔽尝试的故障通知。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，基于所述第一信号和所述第二信号来生成所述通知包括：当所述第一信号大于阈值时，生成所述警报通知。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，基于所述第一信号和所述第二信号来生成所述通知包括：当所述第二信号大于阈值时，生成所述故障通知。

16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括当所述第一信号指示在第一范围下的运动时，将所述阈值调整到更小的值。

17.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括在天线处接收反射的RF信号，并且在第一通道和第二通道中的每一个处并行且同时地处理反射的RF信号。

18.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括通过所述第一通道基于反射的RF信号来生成第一多普勒信号，并且其中所述第一信号基于所述第一多普勒信号。

19.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括通过所述第二通道基于反射的RF信号来生成第二多普勒信号，并且其中所述第二信号基于所述第二多普勒信号。

20.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括在时间闸门电路处生成用来控制所述双通道接收电路的控制信号以使得所述第一通道和所述第二通道每个从时间闸门电路同时接收控制信号。

21.一种具有防掩蔽能力的运动检测器，所述运动检测器包括：

射频（RF）传输电路；

第一RF接收电路，其包括电连接到第一混频器的第一放大器；

第二RF接收电路，其包括电连接到第二混频器的第二放大器，所述第二RF接收电路与所述第一RF传输电路并联电连接；以及

电子处理器，其被电连接到所述RF传输电路、第一RF接收电路和第二RF接收电路，所述电子处理器被配置成：

经由RF传输电路来生成RF信号；

向所述第一RF接收电路发送第一控制信号以生成指示在第一距离处的运动的第一多普勒信号；

向所述第二RF接收电路发送第二控制信号以生成第二多普勒信号，该第二多普勒信号指示在第二距离处的运动，所述第二距离比第一距离更短；

至少部分地基于所述第一多普勒信号和所述第二多普勒信号来生成通知。