CN109597058A - 感应水龙头的微波测量方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种感应水龙头的微波测量方法、电子设备及存储介质。方法包括：感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；从所述微波测量信号中滤波得到多个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；对每组幅度数组计算均方差，根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景；控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。本发明通过微波天线发送线性调频信号，利用回波延迟信号频率的差异计算出延迟时间得到距离，实现微波的近距离精确测距。由于微波模块安装于陶瓷背面无需开孔，具有极高的使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及卫浴设备相关技术领域，特别是一种感应水龙头的微波测量方法、电子设备及存储介质。
背景技术
目前智能感应水龙头基于红外技术，其工作原理为：发射管发射红外信号遇到手遮挡时，接收管收到的信号幅度发生变化，微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)控制电磁阀打开水龙头。该技术方案实现方式简单，但是红外线发射接收需要专门的窗口，影响产品美观，长久使用窗口容易积累灰尘、污垢，需要人工维护。
目前微波距离测量主要是利DOPPLER原理，根据相对速度引起的频率移动计算出相对速度。然而，由于不同个体速度变化差异大，计算出的距离误差大，50cm范围内的移动几乎无法测量。而FMCW雷达则往往无法区分频率差异的原因，近距离精确测距无法实现。
因此，现有的感应水龙头并未采用微波测量来控制水龙头出水。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术未能采用微波测量来控制水龙头的技术问题，提供一种感应水龙头的微波测量方法、电子设备及存储介质。
本发明提供一种感应水龙头的微波测量方法，包括：
感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；
从所述微波测量信号中滤波得到多个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；
对每组幅度数组计算均方差，根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景；
控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。
进一步的，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体包括：
如果所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景。
更进一步的，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，所述第二幅度阈值大于所述第一幅度阈值。
再进一步的，所述如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，具体包括：
将对应的探测距离小于等于预设距离阈值的特征频点作为有效频点，除所述有效频点以外的特征频点为辅助频点，如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于预设第二幅度阈值，且至少一个辅助频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值，则判断当前场景为有人场景。
再进一步的，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值且小于第二幅度阈值，且所有辅助频点所对应的幅度数组的均方差均小于第一幅度阈值，则判断当前场景为离开场景。
本发明提供一种感应水龙头的微波测量电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；
从所述微波测量信号中滤波得到多个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；
对每组幅度数组计算均方差，根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景；
控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。
进一步的，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体包括：
如果所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景。
更进一步的，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，所述第二幅度阈值大于所述第一幅度阈值。
再进一步的，所述如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，具体包括：
将对应的探测距离小于等于预设距离阈值的特征频点作为有效频点，除所述有效频点以外的特征频点为辅助频点，如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于预设第二幅度阈值，且至少一个辅助频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值，则判断当前场景为有人场景。
再进一步的，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值且小于第二幅度阈值，且所有辅助频点所对应的幅度数组的均方差均小于第一幅度阈值，则判断当前场景为离开场景。
本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的感应水龙头的微波测量方法的所有步骤。
本发明通过微波天线发送线性调频信号，利用回波延迟信号频率的差异计算出延迟时间得到距离，实现微波的近距离精确测距。由于微波模块安装于陶瓷背面无需开孔，具有极高的使用价值。
附图说明
图1为本发明一种感应水龙头的微波测量方法的工作流程图；
图2为一无人场景的特征频点与幅度关系；
图3为图2数据的均方差图；
图4为一有人场景的特征频点与幅度关系；
图5为图4数据的均方差图；
图6为一离开场景的特征频点与幅度关系；
图7为图6数据的均方差图；
图8为本发明最佳实施例一种感应水龙头的微波测量方法的工作流程图；
图9为本发明一种感应水龙头的微波测量电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示为本发明一种感应水龙头的微波测量方法的工作流程图，包括：
步骤S101，感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；
步骤S102，从所述微波测量信号中滤波得到多个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；
步骤S103，对每组幅度数组计算均方差，根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景；
步骤S104，控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。
具体来说，步骤S101，微波天线发射线性调频信号，即随时间变化输出不同频点的信号。由天线接收到的信号频点极为丰富，采用数字滤波器分别滤波得到不同的多个特征频点，例如，9个特征频点。在步骤S102中，为每个频点采集出对应的幅度，建立频点与幅度的映射关系。然后，在步骤S103中，对每个幅度数组采用均方差计算。根据调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)原理，扫频带宽决定测量分辨率，探测距离(Distance)是频差(fb)的函数，因此，可以将探测距离与特征频点一一对应，当一特征频点的均方差达到预设条件时，表示在该特征频点所对应的探测距离上检测到物体。根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景。最后，在步骤S104中，控制感应水龙头执行相应操作。
其中，每个幅度数组的均方差STDEV采用如下方式计算：
其中，Xi为该幅度数组中的第i个幅度，为该幅度数组的平均值，n为该幅度数组的幅度数量。
本发明通过微波天线发送线性调频信号，利用回波延迟信号频率的差异计算出延迟时间得到距离，实现微波的近距离精确测距。由于微波模块安装于陶瓷背面无需开孔，具有极高的使用价值。
在其中一个实施例中，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体包括：
如果所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景。
当无人使用时，采集到的频点的幅度只会有轻微的波动，因此，每组幅度数组的均方差均会很小。优选地，第一幅度阈值为0。
如图2所示为一无人场景的特征频点与幅度关系，其中，横坐标为9个特征频点对应的距离，每一列为对应该特征频点的幅度数组，其中，幅度值为对时域数据进行傅里叶变换得到归一化的相对值，最大为65535，最小为0。从中可以看出，在无人时，幅度数据基本一致且小于2000。对每组幅度数组进行计算，其对应的均方差如图3所示。
因此，本实施例在所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景。水龙头在无人场景下不需要出水。
在其中一个实施例中，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，所述第二幅度阈值大于所述第一幅度阈值。
当有人接近水龙头时，随着人的靠近，探测距离近的特征频点的幅度会大幅增加。
如图4所示为一有人场景的特征频点与幅度关系，其中，横坐标为9个特征频点对应的距离，每一列为对应该特征频点的幅度数组，其中，幅度值为相对值，最大为65535，最小为0。从中可以看出，在有人时，10至60厘米探测距离的特征频点的幅度数据大于12000，120至240厘米探测距离的特征频点的幅度数据呈逐渐减小趋势。对每组幅度数组进行计算，其对应的均方差如图5所示。
因此，本实施例当存在大于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景。
在其中一个实施例中，所述如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，具体包括：
将对应的探测距离小于等于预设距离阈值的特征频点作为有效频点，除所述有效频点以外的特征频点为辅助频点，如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于预设第二幅度阈值，且至少一个辅助频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值，则判断当前场景为有人场景。
由于人在使用时需要接近水龙头，且有伸手动作。因此，将对应的探测距离小于预设距离阈值的特征频点设为有效频点，例如，如图4和图5所示，当设定距离阈值，例如为60厘米时，10厘米、30厘米、60厘米的特征频点则为有效频点，其他的90至240里面的特征频点为辅助频点，当10厘米、30厘米、和/或60厘米的特征频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第二幅度阈值，且至少一个90至240里面的特征频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值，则可以判断为有人场景，控制水龙头出水。
在其中一个实施例中，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值且小于第二幅度阈值，且所有辅助频点所对应的幅度数组的均方差均小于第一幅度阈值，则判断当前场景为离开场景。
当用户使用完水龙头离开时，由于此时水龙头未停止出水，因此水流会反射微波信号，使得部分特征频点上仍然有一定的幅度。然而，水流的面积比人的面积要小很多，因此，所产生的幅度不大，因此，至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值且小于第二幅度阈值，即表示没有检测到较大体积的物体，但检测到较小体积的物体。由此可以判断为离开场景。
如图6所示为一离开场景的特征频点与幅度关系，其中，横坐标为9个特征频点对应的距离，每一列为对应该特征频点的幅度数组，其中，幅度值为相对值，最大为65535，最小为0。从中可以看出，在人离开时，10至60厘米探测距离的特征频点的幅度数据小于8000，90至240厘米探测距离的特征频点的幅度数据小于2000。对每组幅度数组进行计算，其对应的均方差如图7所示。
因此，本实施例任一均方差均小于第二幅度阈值且存在大于预设第三幅度阈值的均方差，则判断当前场景为离开场景，控制水龙头关水。
如图8所示为本发明最佳实施例一种感应水龙头的微波测量方法的工作流程图，包括：
步骤S801，感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；
步骤S802，从所述微波测量信号中滤波得到9个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；
步骤S803，对每组幅度数组计算均方差；
步骤S804，如果所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景；
步骤S805，如果第1、2、3特征频点对应的均方差至少有一个大于等于第二幅度阈值，其他特征频点至少有1个大于等于第一幅度阈值，则判断为有人场景，所述第二幅度阈值大于所述第一幅度阈值；
步骤S806，如果第1、2、3特征频点的均方差至少有一个大于第一幅度阈值，其他频点小于第幅度阈值，则判断当前场景为离开场景；
步骤S807，控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。
如图9所示为本发明一种感应水龙头的微波测量电子设备的硬件结构示意图，包括：
至少一个处理器901；以及，
与所述至少一个处理器901通信连接的存储器902；其中，
所述存储器902存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；
从所述微波测量信号中滤波得到多个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；
对每组幅度数组计算均方差，根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景；
控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。
图9中以一个处理器902为例。
电子设备还可以包括：输入装置903和输出装置904。
处理器901、存储器902、输入装置903及显示装置904可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线连接为例。
存储器902作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的感应水龙头的微波测量方法对应的程序指令/模块，例如，图1所示的方法流程。处理器901通过运行存储在存储器902中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的感应水龙头的微波测量方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据感应水龙头的微波测量方法的使用所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行感应水龙头的微波测量方法的温控器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置903可接收输入的用户点击，以及产生与感应水龙头的微波测量方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置904可包括显示屏等显示设备。
在所述一个或者多个模块存储在所述存储器902中，当被所述一个或者多个处理器901运行时，执行上述任意方法实施例中的感应水龙头的微波测量方法。
在其中一个实施例中，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体包括：
如果所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景。
在其中一个实施例中，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果存在大于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，所述第二幅度阈值大于所述第一幅度阈值。
在其中一个实施例中，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果当前场景为有人场景，则将均方差大于等于预设第一幅度阈值的幅度数组所对应的特征频点作为有效频点，如果所述有效频点所对应的探测距离小于预设距离阈值，则判断为使用场景。
在其中一个实施例中，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果任一均方差均小于第二幅度阈值且存在大于预设第三幅度阈值的均方差，则判断当前场景为离开场景，所述第三幅度阈值小于所述第二幅度阈值，且所述第三幅度阈值大于所述第一幅度阈值。
在其中一个实施例中，本发明一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的感应水龙头的微波测量方法的所有步骤。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种感应水龙头的微波测量方法，其特征在于，包括：
感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；
从所述微波测量信号中滤波得到多个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；
对每组幅度数组计算均方差，根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景；
控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。
2.根据权利要求1所述的感应水龙头的微波测量方法，其特征在于，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体包括：
如果所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景。
3.根据权利要求2所述的感应水龙头的微波测量方法，其特征在于，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，所述第二幅度阈值大于所述第一幅度阈值。
4.根据权利要求3所述的感应水龙头的微波测量方法，其特征在于，所述如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，具体包括：
将对应的探测距离小于等于预设距离阈值的特征频点作为有效频点，除所述有效频点以外的特征频点为辅助频点，如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于预设第二幅度阈值，且至少一个辅助频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值，则判断当前场景为有人场景。
5.根据权利要求4所述的感应水龙头的微波测量方法，其特征在于，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值且小于第二幅度阈值，且所有辅助频点所对应的幅度数组的均方差均小于第一幅度阈值，则判断当前场景为离开场景。
6.一种感应水龙头的微波测量电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
感应水龙头的微波天线发射线性调频信号，接收返回的微波测量信号；
从所述微波测量信号中滤波得到多个特征频点，为每个特征频点采集出对应的幅度，得到多组幅度数组，其中，每组幅度数组对应一特征频点，每一所述特征频点对应一检测距离；
对每组幅度数组计算均方差，根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景；
控制所述感应水龙头执行关于当前场景的操作。
7.根据权利要求6所述的感应水龙头的微波测量电子设备，其特征在于，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体包括：
如果所有的均方差均小于等于预设第一幅度阈值，则判断当前场景为无人场景。
8.根据权利要求7所述的感应水龙头的微波测量电子设备，其特征在于，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，所述第二幅度阈值大于所述第一幅度阈值。
9.根据权利要求8所述的感应水龙头的微波测量电子设备，其特征在于，所述如果存在大于等于预设第二幅度阈值的均方差，则判断当前场景为有人场景，具体包括：
将对应的探测距离小于等于预设距离阈值的特征频点作为有效频点，除所述有效频点以外的特征频点为辅助频点，如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于预设第二幅度阈值，且至少一个辅助频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值，则判断当前场景为有人场景。
10.根据权利要求9所述的感应水龙头的微波测量电子设备，其特征在于，所述根据每组幅度数组对应的均方差和特征频点确定当前场景，具体还包括：
如果至少一个有效频点所对应的幅度数组的均方差大于等于第一幅度阈值且小于第二幅度阈值，且所有辅助频点所对应的幅度数组的均方差均小于第一幅度阈值，则判断当前场景为离开场景。
11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如权利要求1～5任一项所述的感应水龙头的微波测量方法的所有步骤。
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