CN109983360A - 高安全运动传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于使用可调整检测壳来检测运动的设备和方法。该运动检测器包括：天线；接收电路，其被配置成经由天线来接收反射的射频（RF）信号；时间闸门电路，其被电连接到接收电路并且被配置成基于时序设置点信号来生成用于接收电路的控制信号；以及电子处理器，其被电连接到接收电路和时间闸门电路。该电子处理器被配置成从接收电路接收指示在经由所述时序设置点信号可调整的检测壳内发生运动的信号。该信号基于反射的RF信号。该电子处理器还被配置成当从接收电路接收的信号指示在检测壳内发生运动时生成通知。

Description

高安全运动传感器

相关申请

本申请要求2016年8月18日提交的美国临时专利申请号 62/376,790的优先权，其全部内容通过引用并入本文，并且要求2016年8月19日提交的美国临时专利申请号62/377,362的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

实施例涉及运动检测警报系统。

背景技术

用于安全系统的现代运动检测器被设计成当人们在监视区域内移动时生成警报。运动检测器通常使用来自监视区域内的物体的射频（RF）反射来检测运动。然而，运动检测器可感测来自不具有安全关注的物体的运动并且生成错误警报。例如，供热/空调管道、吊扇、门开口和其他事物可能会干扰监视区域内的物体并导致错误警报。

发明内容

除了其它事物之外，实施例提供了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时间门控（time gated）的雷达并且不要求被动红外雷达（PIR）的运动检测器。该运动检测器使用可调整接收器通道来处理来自物体的射频（RF）反射。接收电路生成针对可调整范围内的运动检测的信号。该运动检测器由此在减少由上述源生成的错误警报的同时检测在可配置成在重要物体（例如，展示柜、收银机、入口通道等）周围提供检测壳的监视区域中的运动。

一个实施例提供了一种具有可调整检测壳的运动检测器。该运动检测器包括：天线；接收电路，其被配置成经由天线来接收反射的射频（RF）信号；时间闸门电路，其被电连接到接收电路并且被配置成基于时序设置点信号来生成用于接收电路的控制信号；以及电子处理器，其被电连接到接收电路和时间闸门电路。该电子处理器被配置成从接收电路接收指示经由该时序设置点信号可调整的检测壳内发生运动的信号。该信号基于反射的RF信号。该电子处理器还被配置成当从接收电路接收的信号指示在检测壳内发生运动时生成通知。

另一实施例提供了一种具有可调整检测壳的运动检测器的操作的方法。该方法包括在时间闸门电路处接收时序设置点信号，并且基于该时序设置点信号而由时间闸门电路来生成用于接收电路的控制信号。该方法还包括在接收电路处接收反射的RF信号，并在电子处理器处接收指示在检测壳内发生运动的来自接收电路的信号。该方法包括当来自接收电路的信号指示在检测壳内发生运动时由电子处理器来生成通知。

附图说明

图1是根据一个实施例的具有可调整检测壳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图1的运动检测器的操作的方法的流程图。

图5是根据一个示例的由图1的运动检测器的监视下的区域的自上而下的视图。

图6是根据另一示例的由图1的运动检测器的监视下的区域的侧视图。

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图示了具有可调整检测壳的运动检测器100的一个实施例。在所图示的实施例中，运动检测器100包括射频（RF）传输电路105和接收电路110。时间闸门电路120电连接到RF传输电路105和接收电路110。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的频率将控制信号发送给RF传输电路105和接收电路110。

该运动检测器100还包括微控制器125和警报指示器127。微控制器125被配置成从接收电路110接收信号。基于所接收的信号，微控制器125被配置成生成用来发送给警报指示器127的一个或多个通知。

在一些实施例中，警报指示器127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）或两者。在其他实施例中，警报指示器127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通信。在一些实施例中，警报指示器127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、RF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。

接收电路110经由接收天线135来接收RF反射。RF反射从处于监视下的区域内的物体反射。接收电路110包括放大器140（例如，低噪声放大器或增益控制放大器）、混频器145、采样和保持电路150、以及运算放大器（op-amp）155。上面列出的部件按从接收天线135到运算放大器155的列出的顺序串联电连接。混频器145以及采样和保持电路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。

运动检测器100还包括输入接口160。输入接口160通信连接到时间闸门电路120。输入接口160被配置成接收由用户（例如，安全系统安装者）在监视区域内选择特定检测壳的选择，并基于该选择将时序设置点信号发送给时间闸门电路120。在一些实施例中，可以通过设置检测壳的多个参数（包括例如离运动检测器100的平均距离（即平均范围）和检测壳的宽度）来经由输入接口160调整检测壳。

在一些实施例中，该输入接口160被配置为外部计算设备（例如，计算机终端），其向时间闸门电路120输入指示限定检测壳的多个参数的数字控制信号。时间闸门电路120根据从输入接口160接收的信号来调整至采样和保持电路150的控制信号。输入接口160可以被安全地配置用于仅由选择人员（例如运动检测器100的安装者）来使用。

输入接口160可以包括用于接收用户选择和调整的一个或多个机械输入机构。在一个实施例中，输入接口160包括定位于运动检测器100的壳体上的机械输入。在一个实施例中，输入接口160包括在一定范围内可调整的刻度盘（dial）。在此实例中，刻度盘的范围对应于检测壳的可调整范围。输入接口160可以包括各种输入机构，包括例如按钮、拨动开关、滑动器、刻度盘及其它的。

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包括另外的、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被配置成接收和处理来自接收电路110的信号。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：将信号与阈值进行比较并且基于该阈值来激活警报指示器127。

在运动检测器100的操作期间，混频器145基于RF反射来生成差信号（differencesignal）。差信号指示在处于监视下的区域内发生运动。差信号是由混频器145生成的，并且具有由在处于监视下的区域内发生的运动量来确定的其特性。差信号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，差信号变为指示特定范围下的运动。

该采样和保持电路150基于差信号来生成连续波多普勒信号。在一些实施例中，多普勒信号是低频信号（例如，0.1到100Hz信号），然后该低频信号被运算放大器155放大。多普勒信号导致从接收电路110输出的信号。该信号指示在检测壳内发生运动。然后将信号输入到微控制器125。采样和保持电路150以由输入接口160设置的间隔来对差信号进行采样。因此，该信号指示在离运动检测器100的特定距离处发生运动。

图3图示了用于传输电路105和接收电路110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RF形状发生器130的时序的传输控制信号191、用来控制混频器145的时序的混频器控制信号192、以及用来控制采样和保持电路150的时序的采样和保持控制信号193。

在所图示的示例中，在传输控制信号191变成不活动（inactive）之后，混频器控制信号192变成活动的（active）（例如，被调制）。混频器控制信号192以及采样和保持控制信号193的时序是由时间闸门电路120基于来自输入接口160的信号而设置的。在一个实例中，当输入接口160被设置到检测壳的最短设置时，一旦传输控制信号191完成，混频器控制信号192以及采样和保持控制信号193就变成活动的。在其他实例中，诸如所图示的实例，混频器控制信号192以及采样和保持控制信号193被延迟了时间间隔305。该时间间隔305如下面所讨论的那样来设置检测壳的内边缘（即，最靠近运动检测器100的检测壳的边缘）的位置。

一旦RF突发传输完成，就防止接收电路110变成操作的。这防止接收电路110的饱和，具有来自RF突发的反馈。这还延迟了对极其靠近运动检测器100的物体的运动的检测。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。这些物体是可引起错误警报的一些，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被配置成具有离运动检测器100为20英尺至70英尺的检测壳。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，混频器控制信号192将混频器145激活达100ns。这将检测壳的宽度设置到50英尺。在混频器控制信号192变成不活动之后接收的RF反射不会通过混频器145并且不会导致差信号或多普勒信号。

图4图示了根据一个实施例的运动检测器100的操作的方法。在所图示的方法中，从输入接口160接收时序设置点信号（框405）。在时间闸门电路120处接收时序设置点信号。时间闸门电路120基于时序设置点信号来生成用于接收电路110的控制信号（框410）。由时间闸门电路120生成的控制信号可以包括混频器控制信号192以及采样和保持控制信号193。时序设置点信号由此设置或调整检测壳。在一些实施例中，时序设置点信号可以仅将检测壳调整最大检测距离。最大调整范围也可以被结合到时间闸门电路120中，包括例如对于检测壳的12英尺到25英尺的调整范围。在一些实施例中，检测壳的宽度被设置到5英尺，并且该范围由时序设置点信号来设置。

接收电路110接收来自监视区域内的物体的反射的RF信号（框415）。接收电路110基于反射的RF信号和控制信号来生成多普勒信号（框420）。微控制器125确定从接收电路110接收的信号何时指示运动（框425）。基于所接收的RF反射和混频器控制信号192来生成信号。该信号取决于位于检测壳内的物体的运动量。因此，微控制器125可以确定检测壳内是否存在移动物体并且可以基于该信号来确定物体的移动量。

当来自接收电路110的信号指示运动时，微控制器125在警报指示器127处生成通知（框430）。在一个实施例中，微控制器125在该信号具有大于微控制器125内的警报阈值的幅度的任何时候激活警报指示器127。在一些实施例中，警报阈值通过对微控制器125进行编程而是可调整的。例如，可以基于用来改变运动检测器100的灵敏度的用户输入来调整警报阈值。相反，当来自接收电路110的信号不指示运动时，微控制器125不会生成警报通知，而是更确切地说继续监视来自接收电路110的信号。

图5图示了由运动检测器100的监视下的区域的示例。如所图示的，该区域是房间505的自上而下的视图。在所图示的示例中，房间505包括向内打开的门510、近物体515和远物体520。检测壳550图示了运动导致由运动检测器100生成警报通知的区域。检测壳550的外边缘555限定了检测壳550的外边界。类似地，内边缘560限定检测壳550的内边界。当在检测壳550内发生运动时（诸如向内打开的门510的打开），微控制器125在警报指示器127处生成通知。

微控制器125不会检测比外边缘555更远离运动检测器100的移动物体。微控制器125也不会检测比内边缘560更靠近运动检测器100的移动物体。因此，当近物体515在运动检测器100附近或在运动检测器100附近创建运动时，不触发警报通知。

当近物体515在内边缘560内部移动或创建运动，但那个运动是例行的或不会以其它方式引起警报时，这是有利的。例如，近物体515可以是吊扇，如果内边缘560更靠近运动检测器100，则该吊扇可生成错误警报。在另一示例中，近物体515可以是容易受到气流（例如，来自风扇、供热/空调管道或入口通道的开口）干扰的悬挂标志或横幅。将检测壳550的内边缘560设置在近物体515之外会消除归因于近物体515的运动的错误警报。

类似地，当在远物体520附近发生运动时，微控制器125不会检测到它，并且不会生成警报通知。将检测壳550的外边缘555设置成比远物体520更靠近运动检测器100会导致运动检测器100忽略在远物体520附近的运动。因为运动检测器100的用户或安装者可以设置外边缘555和内边缘560，所以可以减少或消除归因于近物体515和远物体520的运动的错误警报。

图6图示了由运动检测器100的监视下的区域的另一示例。如所图示的，此区域是房间605的侧视图。在所图示的示例中，运动检测器100位于房间605的天花板附近。检测壳550图示了在该区域内的运动生成至警报指示器127的通知的区域。检测器壳55包括限定检测壳650的外边界的外边缘660和限定检测壳650的内边界的内边缘660。

物体615部分地位于检测壳650内。当在物体615的顶部附近发生运动时，不会触发归因于那个运动的警报。然而，当在物体615的底部附近发生运动时，会触发归因于那个运动的警报。因此，可以调整检测壳650来保护物体周围的特定物体或特定区域。在该示例中，远物体620位于检测壳650的外部。类似于远物体520，靠近远物体620的运动不会触发警报通知。

内边缘560和660以及外边缘555和655是经由输入接口160可调整的。因为检测壳550和650可以被定位和调整成使得特定物体周围的运动可以被忽略或被用来触发警报，所以运动检测器100可配置成生成对于高安全应用的警报通知。例如，即使在项目附近发生无害运动时，也可以保护某些物体，诸如容纳贵重项目的展示柜、收银机和贵重项目本身。

在一些实施例中，多个运动检测器100可以被定位在处于监视下的区域内。在此实例中，可以在单个区域内生成多个检测壳。另外，单个运动检测器100可以被配置有多个接收天线以生成多个检测壳。因此，多个物体可受到处于监视下的区域内的多个检测壳的保护。检测壳还可以被配置成覆盖期望覆盖的区域的不同的部分。在一些实施例中，单个物体可被连续的检测壳保护。在此情况下，第一检测壳可导致生成第一警报并且第二检测壳可导致生成第二警报。此配置允许生成多个警报，每个指示不同级别的安全关注。

因此，除了其它事物之外，本发明的实施例提供了具有可调整检测壳的运动检测器。

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。

应当指出，如本文中所使用的术语“基于”被用来描述影响确定的一个或多个因素。此术语不排除可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”。虽然在这种情况下，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 (18)

1.一种具有可调整检测壳的运动检测器，该运动检测器包括：

天线；

接收电路，其被配置成经由天线来接收反射的射频（RF）信号；

时间闸门电路，其被电连接到接收电路并且被配置成基于时序设置点信号来生成用于接收电路的控制信号；以及

电子处理器，其被电连接到接收电路和时间闸门电路，该电子处理器被配置成

从接收电路接收指示经由所述时序设置点信号可调整的检测壳内发生运动的信号，所述信号基于反射的RF信号，以及

当从接收电路接收的信号指示在检测壳内发生运动时生成通知。

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来自接收电路的信号的幅度大于阈值时生成所述通知。

3.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基于用户输入来调整所述阈值。

4.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述接收电路基于反射的RF信号和混频器控制信号来生成多普勒信号，并且其中，所述时序设置点信号调整所述混频器控制信号的时序。

5.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述时序设置点信号是从输入接口来接收，并且被用来调整由所述时间闸门电路生成的控制信号的时序。

6.根据权利要求5所述的运动检测器，其中，所述输入接口包括定位于所述运动检测器的壳体上的机械输入。

7.根据权利要求5所述的运动检测器，其中，所述时间闸门电路被配置成从外部计算设备接收时序设置点信号。

8.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述时序设置点信号设置所述检测壳的内边缘和所述检测壳的外边缘。

9.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述时序设置点信号设置所述检测壳的平均范围和所述检测壳的宽度。

10.一种具有可调整检测壳的运动检测器的操作的方法，该方法包括：

在时间闸门电路处接收时序设置点信号；

基于所述时序设置点信号而由时间闸门电路来生成用于接收电路的控制信号；

在接收电路处接收反射的RF信号；

在电子处理器处接收指示在检测壳内发生运动的来自接收电路的信号；以及

当来自接收电路的信号指示在检测壳内发生运动时，由电子处理器来生成通知。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，当从所述接收电路接收的信号的幅度大于阈值时来发生生成所述通知。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括基于用户输入来调整所述阈值。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括：基于反射的RF信号和混频器控制信号来生成多普勒信号，以及基于所述时序设置点信号来调整所述混频器控制信号的时序。

14.根据权利要求10所述的方法，其中接收时序设置点信号包括从输入接口接收所述时序设置点信号，并且其中所述时序设置点信号被用来调整由时间闸门电路生成的控制信号的时序。

15.根据权利要求14所述的方法，其中接收时序设置点信号包括从定位于运动检测器的壳体上的机械输入来接收所述时序设置点信号。

16.根据权利要求14所述的方法，其中接收时序设置点信号包括从外部计算设备接收所述时序设置点信号。

17.根据权利要求10所述的方法，其中接收时序设置点信号包括接收对于所述检测壳的内边缘和所述检测壳的外边缘的设置。

18.根据权利要求10所述的方法，其中接收所述时序设置点信号设置了所述检测壳的平均范围和所述检测壳的宽度。