CN110361793B - 探测装置及探测方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种探测装置及探测方法。该探测装置包括：第一探测单元，用于根据检测目标的红外辐射强度获取红外探测信号；判断单元，连接至第一探测单元，用于比较参考电压和红外探测信号以产生判断结果信号；以及处理器，至少根据判断结果信号产生检测结果信号，其中，检测结果信号的有效状态表征检测目标为人且与探测装置之间的距离小于等于可调预设距离，判断单元接收与可调预设距离相对应的参考电压。该探测装置在合理的成本范围内探测感应距离内是否有人出现，且该感应距离可以被调节以满足不同应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，更具体地，涉及一种探测装置及探测方法。
背景技术
在传统技术中，探测装置被应用于报警器等设备中。随着人工智能的发展，探测装置的应用越来越广泛，例如，随着机器人逐步深入到生活场景，探测装置还被应用于机器人等人工智能的场景。
相关技术中的探测装置包括视觉识别、毫米波雷达技术和红外热释电技术。视觉识别依靠机器视觉技术识别到人，但受限于视角问题很难在合理成本范围内做到360°的感知。毫米波雷达技术可探测到运动物体，但是不能区分运动物体的性质。红外热释电技术可探测进入感应距离的人，但感应距离固定且受限于探测装置本身，不能根据场景需要实时对探测区域进行修改，以达到适应更多机器人与人相处的场景。
因此，亟需对现有技术的探测装置进行进一步改进，以解决上述问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种探测装置及探测方法，从而在合理的成本范围内探测感应距离内是否有人出现，且该感应距离可以被调节以满足不同应用需求。
根据本发明的一方面，提供一种探测装置，包括：第一探测单元，用于根据检测目标的红外辐射强度获取红外探测信号；判断单元，连接至所述第一探测单元，用于比较参考电压和所述红外探测信号以产生判断结果信号；以及处理器，至少根据所述判断结果信号产生检测结果信号，其中，所述检测结果信号的有效状态表征所述检测目标为人且与所述探测装置之间的距离小于等于所述可调预设距离，所述判断单元接收与所述可调预设距离相对应的所述参考电压。
优选地，所述处理器根据所述可调预设距离调节所述参考电压。
优选地，还包括：第二探测单元，用于提供发射电磁波，并根据经所述检测目标反射的回波和基准电压获取检测数据，其中，所述处理器根据所述检测数据获得所述检测目标的运动状态，并根据所述判断结果信号和所述检测数据产生所述检测结果信号。
优选地，所述第二探测单元包括：发射通道，用于提供所述发射电磁波；接收通道，用于根据所述回波获得中频信号；低通滤波器，对所述中频信号滤波以获得低通信号；模数转换器，用于根据所述基准电压将所述低通信号转换为所述检测数据。
优选地，所述发射通道包括：微波发生器，用于产生微波信号；第一放大器，用于将所述微波信号放大为所述发射电磁波；以及发射天线，用于输出所述发射电磁波。
优选地，所述接收通道包括：接收天线，用于接收所述回波；第二放大器，用于过滤所述回波的噪声，并将所述回波放大为接收信号；以及混频器，根据所述接收信号和所述微波信号提供所述中频信号。
优选地，所述第一探测单元包括红外探测装置，所述红外探测装置包括：热释电探测单元，用于根据所述检测目标的红外辐射强度获取响应信号；滤波单元，用于对所述响应信号进行滤波；以及第三放大器，用于根据经由所述滤波单元滤波后的响应信号获取所述红外探测信号。
根据本发明的另一方面，提供一种探测方法，包括：根据检测目标的红外辐射强度获取红外探测信号；调节参考信号以设置可调预设距离，并比较所述参考电压和所述红外探测信号以产生判断结果信号；以及至少根据所述判断结果信号产生检测结果信号，其中，所述检测结果信号的有效状态表征所述检测目标为人且与所述探测装置之间的距离小于等于所述可调预设距离。
优选地，还包括：根据所述可调预设距离调节所述参考电压。
优选地，还包括：提供发射电磁波，并根据经所述检测目标反射的回波和基准电压获取检测数据；根据所述检测数据获得所述检测目标的运动状态；以及根据所述判断结果信号和所述检测数据产生所述检测结果信号。
优选地，获取检测数据的方法包括：提供所述发射电磁波；根据所述回波获得中频信号；对所述中频信号滤波以获得低通信号；以及根据所述基准电压将所述低通信号转换为所述检测数据。
优选地，提供所述发射电磁波的方法包括：产生微波信号；将所述微波信号放大为所述发射电磁波；以及输出所述发射电磁波。
优选地，获得中频信号的方法包括：接收所述回波；过滤所述回波的噪声，并将所述回波放大为接收信号；以及根据所述接收信号和所述微波信号提供所述中频信号。
优选地，获取红外探测信号的方法包括：根据所述检测目标的红外辐射强度获取响应信号；对所述响应信号进行滤波；以及根据滤波后的响应信号获取所述红外探测信号。
本发明提供的探测装置及探测方法，采用第一探测单元探测检测目标的红外辐射强度，并且通过调整判断单元的参考电压来调整可调预设距离，以实现可调探测区域的探测装置，并且可以判断检测目标的属性是否为人。进一步地，该探测装置及探测方法，采用第二探测单元探测探检测目标的运动状态，从而可以更方便地应用于机器人、人工智能等领域。
进一步地，该探测装置的判断单元的电路结构简单，实现了低成本、高集成度、便于集成布线。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的探测装置的框图。
图2示出了根据本发明实施例的探测装置的示意图。
图3示出了根据本发明实施例的探测装置的探测区域示意图。
图4示出了根据本发明实施例的探测方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1示出了根据本发明实施例的探测装置的框图；图2示出了根据本发明实施例的探测装置的示意图。
如图1和图2所示，探测装置100包括第一探测单元110、判断单元120第二探测单元130以及处理器140。
第一探测单元110用于根据检测目标的红外辐射强度获取红外探测信号。第一探测单元110例如包括红外探测装置，例如，红外探测装置包括：热释电探测单元111，用于根据检测目标的红外辐射强度获取响应信号，热释电探测单元111连接至电源112；滤波单元113，用于对响应信号进行滤波；以及第三放大器114，用于根据滤波后的响应信号获取红外探测信号。
判断单元120用于比较参考电压V1和红外探测信号以产生判断结果信号，并调整第一探测单元110的可调预设距离。判断单元120例如包括比较器121，比较器121的第一输入端连接至第一探测单元110的输出端，第二输入端连接至参考电源。比较器121用于比较红外探测信号与参考电压V1之间的相对大小，并输出判断结果信号。参考电源向比较器121提供参考电压V1，其中，第一探测单元110的可调预设距离由参考电压V1的大小控制。参考电压V1的大小与可调预设距离相对应，例如，通过调节参考电压的大小，以过滤掉大于预设值的部分红外探测信号，从而得到位于可调预设距离的红外探测信号。
第二探测单元130用于提供发射电磁波，并根据经检测目标反射的回波和基准电压V2获取检测数据。第二探测单元130例如为微波探测装置，微波探测装置例如包括发射通道131、接收通道132、低通滤波器133以及模数转换器134。
发射通道131用于提供发射电磁波；接收通道132用于根据回波提供获得中频信号；低通滤波器133用于对中频信号进行滤波以提供低通信号；模数转换器134用于根据基准电压V2将低通信号转换为检测数据。
其中，发射通道131包括：微波发生器1311，用于产生微波信号；第一放大器1312，用于将微波信号放大为发射电磁波；发射天线1313，用于辐射发射电磁波。接收通道132包括：接收天线1321，用于接收回波；第二放大器1322，用于根据回波获取接收信号；以及混频器1323，根据接收信号和微波信号提供中频信号。
低通滤波器133用于对中频信号进行滤波以提供低通信号，模数转换器134的第一输入端连接至低通滤波器133的输出端，第二输入端连接至基准电压电源。模数转换器134用于将低通信号转换为输出的数字信号，该数字信号即为检测数据，其表示低通信号与基准电压V2之间的相对大小。
处理器140用于接收检测数据和判断结果信号，根据检测数据获得检测目标的运动状态，并至少根据判断结果信号产生检测结果信号，检测结果信号的有效状态表征检测目标为人且与探测装置100之间的距离小于等于可调预设距离。
图3示出了根据本发明实施例的探测装置的探测区域示意图。
在该实施例中，如图1和图2所示，探测装置100的第一探测单元110的可调预设距离提供探测区域d。
在探测装置100正常工作时，微波发生器1311产生微波信号，经第一放大器1312放大后形成发射电磁波，发射电磁波经由发射天线1313辐射。当人进入传感器探测区域d，发射电磁波遇到检测目标时会发生反射，形成回波。
接收天线1321接收到回波后，微波信号经由第二放大器1322过滤掉噪声并放大后形成接收信号，接收信号与微波发生器1311的微波信号进行混频，合成中频(intermediatefrequency,IF)信号，中频信号经第一滤波器133滤波后传输给模数转换器134转换成数字信号，并将数字信号传输给处理器140。数字信号经处理器140分析可得出检测目标的运动状态。
当人进入传感器探测区域d，会触发热释电探测单元111响应，并生成响应信号。响应信号经滤波电路滤波后传输给放大器，放大后的响应信号传输给比较器121与参考电压V1进行比较。比较器121将判断结果信号输出给处理器140，处理器140经分析可判断距离d内是否有人存在。调节参考电源提供的参考电压V1可改变探测距离d。
处理器140处理第一探测单元110的判断结果信号可判断距离d内是否有人存在，并通过第二探测单元130的回波得到人的运动状态并计算出人的运动速度，调节参考电压V1可改变探测距离d。
图4示出了根据本发明实施例的探测方法的流程图。
在步骤S101中，提供发射电磁波，并根据经检测目标反射的回波和基准电压获取检测数据。
获取检测数据的方法例如包括：提供发射电磁波；根据回波获得中频信号；对中频信号滤波以获得低通信号；以及根据基准电压将低通信号转换为检测数据。
其中，提供发射电磁波的方法例如包括：产生微波信号；将微波信号放大为发射电磁波；以及输出发射电磁波。获得中频信号的方法例如包括：接收回波；过滤回波的噪声，并将回波放大为接收信号；以及根据接收信号和微波信号提供中频信号。
在步骤S102中，根据检测目标的红外辐射强度获取红外探测信号。
例如，获取红外探测信号的步骤包括：根据检测目标的红外辐射强度获取响应信号；对响应信号进行滤波；以及根据滤波后的响应信号获取红外探测信号。
在步骤S103中，调节参考信号以设置可调预设距离，并比较参考电压和红外探测信号以产生判断结果信号。
例如，采用判断单元调整可调预设距离的大小。判断单元例如包括比较器，采用参考电压作为该比较器的参考电压，则调整参考电压的大小即可过滤掉预定范围内的红外探测信号，以获得位于可调预设距离内的红外探测信号，从而获得判断结果信号。
在该实施例中，步骤S101可以在步骤S103之后进行，或者步骤S101与步骤S102和步骤S103在同一时间段内进行。
在步骤S104中，根据检测数据获得检测目标的运动状态，并至少根据判断结果信号产生检测结果信号。其中，检测结果信号的有效状态表征检测目标为人且与探测装置之间的距离小于等于可调预设距离。此外，还可根据可调预设距离调节参考电压，并根据判断结果信号和检测数据产生检测结果信号。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种探测装置，其特征在于，包括：
第一探测单元，用于根据检测目标的红外辐射强度获取红外探测信号；
判断单元，连接至所述第一探测单元，用于比较参考电压和所述红外探测信号以产生判断结果信号；
第二探测单元，用于提供发射电磁波，并根据经所述检测目标反射的回波和基准电压获取检测数据；以及
处理器，根据所述检测数据获得所述检测目标的运动状态，并根据所述判断结果信号和所述检测数据产生检测结果信号，
其中，所述检测结果信号的有效状态表征所述检测目标为人且与所述探测装置之间的距离小于等于可调预设距离，所述判断单元接收与所述可调预设距离相对应的所述参考电压，所述处理器根据所述可调预设距离调节所述参考电压。
2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述第二探测单元包括：
发射通道，用于提供所述发射电磁波；
接收通道，用于根据所述回波获得中频信号；
低通滤波器，对所述中频信号滤波以获得低通信号；
模数转换器，用于根据所述基准电压将所述低通信号转换为所述检测数据。
3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述发射通道包括：
微波发生器，用于产生微波信号；
第一放大器，用于将所述微波信号放大为所述发射电磁波；以及
发射天线，用于输出所述发射电磁波。
4.根据权利要求3所述的探测装置，其特征在于，所述接收通道包括：
接收天线，用于接收所述回波；
第二放大器，用于过滤所述回波的噪声，并将所述回波放大为接收信号；以及
混频器，根据所述接收信号和所述微波信号提供所述中频信号。
5.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述第一探测单元包括红外探测装置，所述红外探测装置包括：
热释电探测单元，用于根据所述检测目标的红外辐射强度获取响应信号；
滤波单元，用于对所述响应信号进行滤波；以及
第三放大器，用于根据经由所述滤波单元滤波后的响应信号获取所述红外探测信号。
6.一种探测方法，其特征在于，包括：
根据检测目标的红外辐射强度获取红外探测信号；
调节参考电压以设置可调预设距离，并比较所述参考电压和所述红外探测信号以产生判断结果信号；
提供发射电磁波，并根据经所述检测目标反射的回波和基准电压获取检测数据；
根据所述检测数据获得所述检测目标的运动状态；
根据所述判断结果信号和所述检测数据产生检测结果信号；以及
根据所述可调预设距离调节所述参考电压，
其中，所述检测结果信号的有效状态表征所述检测目标为人且与探测装置之间的距离小于等于所述可调预设距离。
7.根据权利要求6所述的探测方法，其特征在于，获取检测数据的方法包括：
提供所述发射电磁波；
根据所述回波获得中频信号；
对所述中频信号滤波以获得低通信号；以及
根据所述基准电压将所述低通信号转换为所述检测数据。
8.根据权利要求7所述的探测方法，其特征在于，提供所述发射电磁波的方法包括：
产生微波信号；
将所述微波信号放大为所述发射电磁波；以及
输出所述发射电磁波。
9.根据权利要求8所述的探测方法，其特征在于，获得中频信号的方法包括：
接收所述回波；
过滤所述回波的噪声，并将所述回波放大为接收信号；以及
根据所述接收信号和所述微波信号提供所述中频信号。
10.根据权利要求6所述的探测方法，其特征在于，获取红外探测信号的方法包括：
根据所述检测目标的红外辐射强度获取响应信号；
对所述响应信号进行滤波；以及
根据滤波后的响应信号获取所述红外探测信号。
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