CN110996176A

CN110996176A - 显示控制设备和方法

Info

Publication number: CN110996176A
Application number: CN201910942429.5A
Authority: CN
Inventors: Y·J·金; A·查拉克博特
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: US20200103516A1; US11513207B2; CN110996176B; DE102018124385B4; DE102018124385A1

Abstract

本公开的实施例涉及显示控制设备和方法。提供了显示控制设备和方法。使用雷达电路(11)检测人(14)的生命功能，并且基于检测到的生命功能来控制显示器(13)的功耗。

Description

显示控制设备和方法

技术领域

本申请涉及显示控制设备和用于控制显示器的方法。

背景技术

显示器在很多应用中用于向用户提供内容。使用显示器的系统的示例包括电视系统、飞机或其他车辆中的飞行中娱乐系统、或者计算机显示器。即使诸如有机发光二极管(OLED)或大尺寸液晶显示器(LCD)等新技术与先前的显像管系统相比也能降低功耗，但这种新技术的节能效果被稳定增长的显示器尺寸所抵消，特别是诸如电视等娱乐系统。例如，从40英寸(约100cm)显示器到60英寸(约150cm)显示器，功耗大约翻倍，其中如通常在显示技术中，测量显示器的对角线以给出尺寸。

在某些情况下，实际上并未观看显示器。例如，有时，用户打开电视，但随后离开房间并且实际上没有观看显示器。

因此，已经提出了使用运动检测的显示控制设备，这些设备使用例如红外传感器、相机或者基于电磁波或被动红外传感器(PIR)的运动检测。利用这样的设备，当在显示器前面在特定时段内没有检测到移动时，显示器被关闭，因为因此假定实际上没有人在显示器前面观看它。

然而，传统的显示控制设备存在各种缺点。例如，使用基于传统电磁波或PIR传感器的运动检测器的显示控制设备具有给出大量误报警(例如，当实际存在运动时没有检测到运动)的问题，这可能导致当用户仍然在他面前时无意中关闭电视。特别地，这种传统的运动检测器可能无法获取一些非常微小的运动，诸如举手或轻微的身体移动。另一方面，相机具有以下缺点：它们在低光条件下可能存在问题，这在房间内观看电视时经常发生，特别是在外面是黑暗的傍晚或夜晚时。此外，相机也可能引起隐私问题。

发明内容

提供了如权利要求1限定的显示控制设备和如权利要求14限定的用于控制显示器的方法。从属权利要求限定了包括这种显示控制设备的其他实施例和系统。

根据一个实施例，提供了一种显示控制设备，其包括雷达电路和评估电路。评估电路被配置为基于来自雷达电路的信号来检测人的生命功能，并且基于检测到的生命功能来控制显示器的功耗。

此外，根据另一实施例，提供了一种方法，其包括使用雷达检测人的生命功能，以及基于检测到的生命功能来控制显示器的功耗。

以上概述仅旨在给出一些实施例的一些特征的简短概述，而不应当被解释为限制。

附图说明

图1是根据一个实施例的系统的框图。

图2是根据另一实施例的系统的框图。

图3是示出根据一个实施例的方法的流程图。

图4是示出根据另一实施例的方法的流程图。

图5A至5C是示出系统的各种模式的图。

图6是示出根据一个实施例的系统的电路图。

图7和8是示出图6的系统的操作的流程图。

图9是示出根据另一实施例的系统的电路图。

图10是示出图9的系统的操作的流程图。

图11是示出作为一些实施例的示例应用的电视系统的框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述各种实施例。应当注意，这些实施例被给出仅用于说明目的，而不应当被解释为限制。关于一个实施例描述的变化、修改或细节也可以应用于其他实施例，因此不再重复描述。除非另有说明，否则可组合来自不同实施例的特征或元素以形成另外的实施例。

图1是示出根据一个实施例的系统的框图。图1的系统包括显示控制设备10和由显示控制设备10控制的显示器13。显示器13可以例如是TV或其他娱乐系统的屏幕，如飞机上的飞行中娱乐系统或者另一种类型的车辆中的娱乐系统，或者也可以是计算机的显示器，仅举几个示例。在特定实施例中，显示器形成适合于仅使用诸如电池等车载能量源供电的电子设备的一部分。例如，它可以形成笔记本电脑的一部分。它可以备选地形成智能手机或智能平板电脑的一部分。

显示控制电路10包括雷达电路11和评估电路12。雷达电路11用于检测生命功能，或者检测人14在显示器13前面的区域中的生命功能和运动。生命功能可以包括诸如心跳或呼吸率等功能。为了检测这些功能，来自雷达电路11的信号在评估电路12中被处理。基于检测到的生命功能并且还可选地基于检测到的人14的移动，评估电路12控制显示器13的功耗。

雷达电路11可以是适合于检测生命功能的任何雷达电路，例如多普勒雷达、频移键控(FSK)雷达、多频连续波雷达(MFCW)或调频连续波(FMCW)雷达。使用这种雷达电路检测生命功能本身可以以本领域技术人员已知的常规方式进行，其中基本上使用微多普勒分析来检测由心跳或呼吸在雷达信号中引起的小移动的影响。这些技术例如在Z.Yu等人的“Sensors”2018,18,47中描述。评估电路12可以是任何合适于处理来自雷达电路11的信号、并且相应地控制显示器13的功耗的电路。例如，评估电路12可以包括一个或多个微控制器、对应编程的通用处理器、数字信号处理器、逻辑电路、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。在一些实施例中，评估电路12可以是仅用于评估来自雷达电路11的雷达信号、并且相应地控制显示器13的专用评估电路。在其他实施例中，评估电路12还可以用于其他功能。例如，评估电路12可以是用于控制包括显示器13的电视机的各种功能的微控制器，例如程序选择或其他控制功能，并且可以另外用于本文所述的功耗控制。

通过检测生命功能，在一些实施例中，还可以检测不运动的人的存在，稍后将对此详细描述。此外，通过评估生命功能，可以将睡着的人与清醒的人区分开，并且在人睡着的情况下，可以控制显示器13降低功耗。在一些实施例中，例如当使用FMCW雷达时，显示控制设备10还可以用于监测多个人的生命功能和/或移动，并且例如，仅在评估表明没有人观看显示器(例如，所有人都睡着了)的情况下，降低显示器13的功耗。例如，当观看它的人睡着时，可以关闭飞行中娱乐系统或TV的显示器。降低显示器13的功耗可以例如包括关闭显示器13或降低显示器13的亮度。仅举一例，在某些实现中，将显示器的背光亮度从300尼特降低到50尼特，可以使显示器的功耗降低约60％。在一些实施例中，可以在各个步骤中执行降低显示器13的功耗。在第一步骤中，可以减小显示器的亮度、对比度和/或颜色饱和度。在第二步骤中，可以减少显示器的背光。在第三步骤中，可以完全关闭显示器的背光。在第四步骤中，可以关闭显示器和背光。在第五步骤中，可以关闭包括显示器13的完整系统(例如，电视机、飞行中娱乐系统)，包括例如关闭系统的音频。这些仅仅是示例，并且在其他实施例中，可以省略一些步骤，或者可以仅实现这些措施的单个步骤，或者可以使用降低功耗的其他措施。

相反，当检测到人14的移动或者生命功能表明人在睡眠之后已经醒来时，可以将显示器设置为正常操作而不需要再次降低功率。

应当注意，所描述的生命功能的检测和显示器1的对应的控制可以连续地执行，或者仅以间隔执行。例如，可以每分钟，每五分钟或以其他规则或不规则的间隔检测生命功能和/或移动。在一些实施例中，以这种方式，雷达电路仅需要部分时间有效，这可以有助于降低系统的功耗。在一些实现中，以这种方式，可以为系统或设备实现非常低的待机电流，这是很多现代电子设备的主要要求。

下面将参考图2到11更详细地讨论用于显示控制设备10和用于控制显示器13的操作的实现示例。

图2是根据另一实施例的系统的框图。图2的系统包括显示控制设备20和电视机(TV)21。显示控制设备20包括雷达前端电路22，雷达前端电路22传输雷达信号并且检测从对象反射的雷达信号，特别是一个或多个人，例如人14。检测到的信号由模拟基带电路23处理，模拟基带电路23包括例如IF(中频)滤波器和放大器。这样处理过的模拟基带信号然后在微控制器单元(MCU)24中被数字化和处理。MCU 24评估数字化信号并且检测包括诸如心跳25和呼吸率26以及运动27(即，人的移动)等生命功能在内的参数211。基于这些参数，MCU24控制TV 21的开/关电路系统28。开/关电路系统打开和关闭用于TV的显示器210的驱动电路29，并且从而打开和关闭显示器210。例如，当检测到的参数指示显示器210前面的人清醒时，显示器210被正常驱动。如果没有检测到人的存在(没有动作，没有生命功能)或者检测到睡着的人，则该开/关电路系统28可以由MCU 24控制以关闭驱动电路29并且因此关闭显示器210。例如，睡着的人可以基于与先前值相比的心跳25和/或呼吸率26的减小来检测，或者通过心跳和呼吸率下降到预定阈值以下来检测。

在第一种情况下，可以随时间监测心跳和呼吸率，并且可以将减少超过预定义量(例如，预定义百分比)解释为人入睡。在后一种情况下，使用可以是用户可配置的预定义阈值。在其他实施例中，为了进行一些平均，可以在预定义时间段上积分生命功能，并且当积分的生命功能显著下降时，这被视为该人已经入睡的指示。

相反，当在关闭驱动电路29之后，心跳和呼吸率再次增加或者检测到运动时，MCU24控制开/关电路系统28以再次打开TV显示驱动电路29，使得电视显示器210前面的人可以继续看电视。

接下来，参考图3至5，将讨论根据各种实施例的方法。虽然可以使用上面参考图1和2描述或下面进一步参考图6和10描述的系统来实现这些方法，并且为了便于说明和避免重复，将参考图1和2的说明来描述这些方法，但是这些方法也可以使用其他系统来实现。

图3的方法可以通过打开包括显示器的系统来触发，例如通过打开电视机。

在图3中的30处，该方法包括使用雷达监测人的生命功能，特别是用于监测心跳和呼吸率。在实施例中，特别地，微多普勒效应可以用于监测生命功能，在这种情况下，雷达也可以被称为微多普勒雷达。在一些实施例中，这也可以用于标识检测到和监测到的生命功能的生物的类型。例如，使用检测到的微多普勒标记，可以将人与诸如宠物等动物区分开，和/或可以将儿童与成人区分开。这可以通过评估检测到的呼吸率和心跳频率来完成：动物通常具有比人类更高的呼吸率和心跳频率，并且对于人类，儿童具有比成人更高的呼吸率和心跳频率。孩子越年轻，呼吸频率越高，心跳频率越高。检测到的移动可以附加地用于该应用，因为例如，诸如猫或狗等动物的典型移动可能与人类移动不同。

在31处，该方法包括基于所监测的生命功能来控制显示器的功耗，例如当生命功能指示人不在或人睡着时，通过关闭显示器或降低其亮度来降低功耗，以及当生命功能指示存在清醒的人时，设置显示器恢复正常操作。控制还可以基于如上所述被标识的生物的类型。例如，可以忽略动物，即可以将检测到的动物视为没有检测到人。以这种方式，宠物不会影响显示器的操作。如果仅检测到儿童，则可以在预定义时间之后关闭显示器，该预定义时间可以是用户可配置的，例如，可以由父母配置。

图4是示出根据另一实施例的方法的流程图，其给出了关于如何监测生命功能和附加移动并且将其用于控制显示器的功耗的更详细示例。

与图3的方法类似，图4的方法可以由人打开诸如包括显示器的电视机等系统来触发。

在图4中的40处，该方法包括监测显示器前面的一个或多个人的移动。

在41处，该方法包括监测诸如心跳或呼吸等人的生命功能，例如使用如上所述的微多普勒雷达。应当注意，在一些实施例中，只要在40处检测到移动，就可以省略对生命功能的监测，因为可以仅采取移动来指示显示器前面的清醒人。还应当注意，如前所述，40和41处的监测可以连续地或以规则或不规则的间隔执行。

在42处，该方法包括检查是否检测到移动。如果检测到移动，则该方法跳回到40以在40、41处继续监测移动和/或生命功能。

如果在42处未检测到移动，则在43处检查是否未检测到生命功能或检测到指示睡着的生命功能。如果未检测到生命功能，并且未检测到移动，则表明显示器前面没有人。如果检测到指示睡着的生命功能，则表明显示器前面的一个或多个人睡着。如果没有检测到人或所有人都睡着(43处的是)，则在44处，该方法包括通过关闭显示器或降低显示器的亮度来降低显示器功率。如果检测到指示人清醒的生命功能(43处的否)，则该方法跳回到40以在40处继续监测移动并且在41处监测生命功能。同样，在该实施例中，如针对图3所解释的，还可以使用用于标识生物的类型的分类。

在44处降低显示器功率之后，在一些实施例中，继续监测移动和监测生命功能。在45处，该方法包括检查是否检测到指示人醒来的移动或生命功能(例如，心率的增加或呼吸的增加)。只要情况并非如此，则45处的监测和评估将继续进行。如果检测到指示醒来的移动或生命功能，则在46处，该方法包括将显示器设置回正常操作，例如全功耗。然后，该方法在40处再次开始。

应当注意，除了降低显示器功率之外，当检测到指示睡眠的生命功能时，该方法还可以包括关闭音频或整个TV或者至少转为睡眠模式。这也可以应用于用于收听广播电台的电视或类似设备，这对于某些电视系统是可能的。这在图5A-5C中进一步说明。

图5A至5C示出了针对不同情况检测到的呼吸、心跳和身体移动及其对应反应的说明性示例。

图5A示出了当目标(即，人)出现在显示器前面时的示例情况。条50A示出了检测到的示例呼吸量(呼吸率)，条51A示出了检测到的示例心跳量，条52A示出了检测到的示例身体移动量。在这种情况下，身体移动相当高，这指示移动的人，并且呼吸和心跳也相对较高。在这种情况下，电视开启，显示器全功率开启，音频也开启。

图5B示出了没有目标位于显示器前面的情况。条50B示出了检测到的呼吸，条51B示出了检测到的心跳，并且条52B示出了检测到的身体移动。在这种情况下，基本上没有检测到呼吸、心跳或身体移动。由于噪声效应等，可以检测到一定量的信号。

在这种情况下，在一些实施例中，显示器关闭(或亮度降低)，但TV保持打开，并且音频也保持打开。这反映了例如一个人离开房间一段时间但仍想要听电视的情况，例如意识到广告结束并且人正在观看的节目被恢复，或者由于听到音频输出而意识到在观看体育节目时发生重要事件。

图5C示出了目标位于显示器前面但是睡着的情况。条50C示出了检测到的呼吸，条51C示出了检测到的心跳，并且条52C示出了检测到的移动。在这种情况下，基本上没有检测到移动，并且呼吸和心跳明显低于图5A的情况(例如，低了预定义量或预定义百分比)。在这种情况下，在一些实施例中，TV可以与显示器和音频一起完全关闭，因为在这种情况下人正在睡觉。因此，根据检测到的移动和生命功能，可以进入不同的低功率模式(例如，关于图5B和5C所示的模式)。

图6是示出根据一个实施例的系统的电路图。虽然图6的系统以及后面描述的图9的系统示出了很多细节，但这仅用于进一步说明，而不应当被解释为以任何方式进行限制。

图6示出了使用多普勒雷达的系统。多普勒雷达使用多普勒效应来产生关于远处对象的速度数据。通常，它通过从目标(在这种情况下是人)反弹微波信号并且分析对象的运动如何改变返回信号的频率来实现。利用这种多普勒雷达，可以检测人的移动，还可以通过检测由呼吸和心跳引起的小运动来检测生命功能。特别地，人的移动可以被检测为所谓的宏多普勒特征，而生命功能被检测为微多普勒特征。

如本文中使用的，微多普勒特征可以被描述为雷达信号中的特性特征，这是由于心跳和呼吸率导致的人的胸壁的位移引起的生理移动导致的。在这种情况下，发射的雷达信号的相位由胸壁的位移调制，这使得能够计算呼吸和心跳。当在频域中分析这样的雷达信号时，获取了使用仅多普勒雷达非常接近DC值的频谱分量。这些频率远低于由于人的身体移动对应于行走、移动或跑步而观察到的多普勒频率，这被称为宏多普勒特征。总之，微多普勒特征是由于呼吸和心跳引起的胸壁运动引起的，而宏多普勒特征是由人体较大部分、特别是整个人体的较大运动引起的(行走、移动、跑步等)。

在如下面参考图9进一步解释的频率调制连续波(FMCW)雷达的情况下，微或宏多普勒特征叠加在与目标距离相对应的拍频上。因此，如稍后将说明的，FMCW雷达可以同时给出距离和生命功能信息。

图6的系统包括多普勒雷达电路62，多普勒雷达电路62耦合到用于发射微波信号的发射天线63和用于接收反射的微波信号的接收天线64。雷达电路62包括压控振荡器(VCO)、用于从接收信号生成I和Q分量的混频器、放大器和平衡不平衡变换器。雷达电路62可以是传统的多普勒雷达电路。

雷达电路62经由电源60(例如，低压差(LDO)调节器)经由开关61(例如，MOSFET开关)供电。通过操作开关61，雷达电路62可以选择性地接通或断开。例如，如前所述，雷达电路62可以以规则或不规则的间隔操作，并且可以在其余时间断开以节省电力。

在图6的实施例中，振荡器是可调谐的。特别地，通过在调谐输入端口(VTUNE)处施加电压，雷达电路62可以调谐到期望频带，例如，ISM(工业、科学和医疗)频带。此外，雷达电路62包括使用PTAT(与绝对温度成比例)模块66的温度补偿电路，PTAT模块66传递有助于当连接到带有滤波分流电容的VTUNE端口时、随着温度和电压变化自动将雷达保持在期望频带(例如，ISM频带)的输出电压(V_PTAT)。在一些实施例中，该自主操作使得能够在世界上的所有国家无缝地使用显示控制设备，而无需来自TV制造商的任何生产努力。

例如，当V_PTAT连接到VTUNE端口、或者VTUNE端口由外部电压源(如DAC)驱动时，可选的电阻器67(可以是可调电阻器)可以用于进一步调谐雷达频率(例如，ISM频带中的某个频率)。

为了传输信号，中功率放大器(MPA)在将输出信号馈送到发射天线63之前放大来自VCO的输出信号，发射天线63可以实现为微带贴片天线阵列。中功率放大器在所示实施例中具有差分架构，并且因此在其输入和输出处使用平衡不平衡变换器以执行单端到差分转换，反之亦然。雷达电路62的接收器路径包括具有低噪声放大器(LNA)的正交零差下变换器，以提供具有信号IFI、IFQ的单端正交输出。在一些实施例中，可以在利用锁相环(PLL)操作雷达电路以提供特定频率时使用分频器。对于低功率应用，分频器可以保持断开，并且诸如ISM频带等期望频带中的操作由模块66生成的V_PTAT电压提供。

雷达电路62的输出信号IFI、IFQ经由滤波器/放大器链68提供给微控制器65，滤波器/放大器链68提供雷达信号的低噪声放大。采样和保持电路可以用于以占空比模式操作雷达电路62，即以特定间隔操作雷达电路62，以保持输出信号，同时对来自雷达电路62的下一输出信号进行采样。在一些实现中，在采样和保持电路之前和之后的合适的滤波电路可以有助于提高系统的灵敏度。

放大器/滤波器链68的高通滤波器和放大器用于将信号从雷达电路62传送到微控制器65，而几乎没有损失或没有信息丢失。特别地，来自人类目标(即，人)的反射雷达信号的幅度相对较低，因此需要被放大以使得微控制器65能够处理信号。与生命功能相关的信号通常处于极低频域，具有定义的截止频率的高通滤波器用于提取该信息。用于确定生命功能的高通滤波器的截止频率可以具有接近0的低截止频率。此外，还可以提供低通滤波器以改善信噪比并且考虑到系统可以检测到的目标移动的最大速度的极限值。

由于例如在待机模式或者在移动设备的情况下的功耗要求很高，如稍后将解释的，使用不总是操作雷达的某个占空比可以通过在其他时候使用开关61关闭雷达电路62来帮助降低功耗。

微控制器65包括模数转换器，模数转换器用于将经由放大器/滤波器链68接收的信号转换成数字格式，然后使用例如数字信号处理器(DSP)和/或快速傅里叶变换(FFT)处理该信号。然后，微控制器65可以基于检测到的生命功能和/或人的移动来控制TV的显示器和/或音频或其他类型的显示器，如先前关于图1至5讨论的。

此外，微控制器65可以控制诸如LED等指示器，例如备用LED或示出操作状态的其他LED，例如指示待机、关闭或显示器的其他操作模式。

快速傅里叶变换可以用于将信号转换为频谱。人作为整体或胸部(来自呼吸或心跳)的移动在频谱中产生峰值，这些峰值然后用于确定移动和生命功能。

娱乐系统的显示器或其他部分可以经由微控制器65的I端口来控制，例如，通用I/O端口(GPIO)。微控制器65可以包括用于控制上述占空比的定时器。

现在将参考图7和8描述图6的实施例的示例操作。图7是示出该实施例的一般操作的流程图，而图8是示出雷达操作的具体示例的流程图。

在70处，微控制器65控制开关61将包括PTAT 66的雷达电路62通电以用于ISM频带中的雷达操作。在71处，在雷达电路62内，启用发射器(之后跟随MPA的VCO，MPA用于将发射信号输出到发射天线63)。

在72处，图6的系统扫描显示器前面的环境，以通过分析来自微控制器65中的雷达电路62的IFI和IFQ信号来寻找任何移动目标。在73处，该方法包括确定是否找到移动目标。如果是这种情况，则在75处，控制电视或其他显示设备的电视控制电路(例如，图2的开/关电路系统28)以保持显示器和音频都关闭。在77处，然后通过控制开关61关闭雷达电路，直到下一扫描，例如在一些预定间隔之后。

如果在73处没有找到移动目标，则在74处，图6的系统保持扫描环境以通过分析微控制器65中的信号IFI、IFQ来进行生命功能检测，特别是心跳和呼吸。

在76处，该方法包括检查是否检测到生命功能。如果不是这种情况，则在78处，关闭显示器，并且音频保持打开，对应于图5B的情况。如果检测到生命功能，则在79处，首先保持显示器和音频打开。在711处，执行心率测量。在712处，该方法包括检查心率测量是否指示目标睡着。除了心率测量或作为心率测量的备选，在711和712处，也可以使用呼吸率测量。如果心率测量指示目标没有睡着，则该方法跳回到79。如果心率测量指示目标睡着，则在713处关闭电视机(或其他系统)，对应于图5C的情况。在713之后，如77或710，可以关闭雷达电路直到下一扫描。同样，在该方法跳回到79的情况下，可以在一些间隔中执行711处的心率测量，并且可以在这些间隔之间关闭雷达电路62。

图8更详细地描述了图7的方法中使用的雷达操作。该方法从80开始。在81和82处，该方法包括接通雷达电路62并且启用雷达发射器，对应于图7的70和71。在83处，图8的方法包括采样和存储与雷达电路62的IFI和IFQ信号相对应的数据，例如使用已经提到的采样和保持电路。在84处，该方法包括检查是否已经获取了后续分析所需要的多个样本。只要不是这种情况，该方法就会跳回到83以获取更多样本。当获取了所需要的多个样本时，在85处，经由开关61关闭雷达电路62。在86处，处理样本，包括IFI和IFQ信号的样本的复快速傅里叶变换计算和噪声滤波。在87处，该方法包括在傅里叶空间(频谱)中计算信号幅度，并且在傅里叶空间中，找到与移动、心跳和呼吸相对应的频率分量。在88处，该方法包括检查与移动、心跳或呼吸相对应的频谱中的峰值是否超过定义的水平，并且相应地触发电视控制电路以保持电视开启，仅关闭显示器或完全关闭电视，如针对参考图7讨论的检测到的移动和检测到的心跳/呼吸的各种情况而讨论的。在88之后，在81处，该方法再次在下一雷达周期中继续。

图9示出了根据一个实施例的使用调频连续波(FMCW)雷达的系统。在一些实施例中，使用FMCW雷达，用于检测生命功能的精度可以高于多普勒雷达，和/或可以监测多于一个人。另一方面，在一些实施例中，多普勒雷达系统可以比FMCW雷达系统便宜。

在FMCW雷达系统中，从雷达发射的信号的频率不是单个音调，即单个频率，而是频率被调制以生成线性的频率斜坡。斜坡可以是具有相同或不同持续时间的锯齿形、三角形、阶梯形三角形。在FMCW雷达中生成具有相同持续时间或任意持续时间的这种斜坡的帧。这使得能够测量目标的距离，使得可以基于它们的距离来分离不同的目标，在这种情况下是不同的人。此外，基于距离分离，对于多个用户可以精确地检测或测量生命功能。在这样的系统中，例如首先执行扫描以检测不同距离的一个或多个人的存在，然后检测这些人的生命功能和/或移动。

图9的系统包括经由功率组合器和谐波滤波器耦合到发射天线阵列93的FMCW雷达电路92。谐波滤波器可以帮助根据频率调节来衰减二阶、三阶和四阶谐波，并且耦合到一个或多个接收天线阵列94、95，在这种情况下是两个接收天线阵列。对于每个接收天线阵列，雷达电路92包括接收器路径，在所示的示例中为两个。雷达电路92包括振荡器、缓冲器、混频器、放大器和诸如温度传感器等传感器，以提供FMCW雷达功能。雷达电路92本身可以以任何传统方式实现，并且可以是传统的FMCW雷达芯片，例如英飞凌的BG24MTR12。图9的系统由电源90供电，其中雷达电路92经由开关91从电源90接收电力，例如由微控制器96控制的MOSFET开关。如针对图6的开关61解释的，使用开关91，可以接通和断开雷达电路92，例如用于以规则或不规则的间隔操作。

图9的系统还包括耦合到环路滤波器以向雷达电路92提供频率斜坡的锁相环(PLL)。对应地，经由天线阵列93发射的来自雷达电路92的发射信号具有线性频率斜坡，其是从房间里的人反射回来的。基于人相对于雷达电路92的位置，反射信号在时间上被延迟，并且该延迟随后用于计算微控制器96中的距离。粗略地说，接收信号的频率给出了信号被传输的时间的指示(基于变化的频率)，因此可以计算时间延迟和距离。

对于微控制器96中的这些和其他计算，经由滤波器/放大器链97将接收信号提供给微控制器96，滤波器/放大器链97的功能通常对应于参考图6讨论的滤波器/放大器链98的功能。然后，使用模数转换器在微控制器96中对信号进行数字化，并且例如通过快速傅里叶变换处理信号。微控制器96的一个示例是英飞凌的XMC4700。

基于用于雷达信号的频率斜坡，例如从24.00到24.250GHz、或从61到61.5GHz、或从57到64GHz、或任何其他ISM或其他频带的斜坡，可以高精度地分辨紧密排列在一起的人，并且可以准确地捕获到他们的距离及其生命功能。

在一些实施例中，首先执行对一个或多个人的距离测量，以便标识人数。然后，可以检测和测量诸如一个或多个人的心跳和呼吸等生命功能。

通过使用具有相关联接收天线阵列94、95的多个接收器以及可能的多个发射器(图9所示的一个发射天线阵列93)，可以通过使用几种算法技术(如相位单脉冲、精神、音乐等)检测人的精确位置(角度)，而不仅仅是到雷达的距离。数字波束形成技术的所有概念都可以应用于这样的系统，以有效地定位目标在雷达前面的位置。在其他实施例中，可以提供具有单个接收器的单个接收天线阵列以仅确定距离。

利用图9的实施例的显示器的控制以与先前针对其他实施例讨论的类似方式执行，例如参考图3-图5一般性讨论的，包括不同模式的可能性，如图5B和5C所示。在检测到多于一个人的情况下，只有当没有检测到人(所有人离开该区域)或所有人都睡着时，显示器功率才会降低，而只要有一个清醒的人在显示器前面，则显示器的正常操作就会保持不变。

现在将参考图10讨论图9的实施例的更详细的示例操作。

该方法在图10中的100处开始。在101处，微控制器96控制开关91以将雷达电路92通电。在96处，该方法包括启用PLL。在103处，使用PLL控制和检查雷达电路92的压控振荡器的频率，并且将其锁定到ISM频带。发射器频率的控制可以通过基于硬件或软件的PLL方法来完成。当使用软件PLL方法时，系统上的硬件PLL可以被移除，并且雷达电路的调谐端口可以连接到微控制器的DAC或外部DAC，以锁定频率，并且为FMCW生成斜坡。在我们的示例中，两个调谐端口VCOARSE和VFINE连接到微控制器96上的两个不同的DAC(数模转换器)，以用于对输出频率进行高效的基于软件的控制。在104处，启用雷达电路的发射器。

在105处，启用PLL中的频率斜坡，例如以在ISM频带中执行跨越220MHz的扫描。

在106处，该方法包括使用例如具有高通滤波器和可编程增益放大器电路系统的基带放大器，从雷达电路92的两个接收器路径的IFI和IFQ信号中采样和存储数据，如图9中总体上在97处所示。在一些实施例中，FMCW操作中的高通滤波器可以被设计为显著地减小TX到RX泄漏，从而增强接收器灵敏度。

在107处，该方法包括检查是否已经达到所需要的多个样本，类似于图8中的84。如果不是这种情况，则该方法跳回到106以获取附加的样本。如果已经达到所需要的多个样本，则在108处包括关闭雷达电路，并且在109处开始处理样本。

该处理可以包括噪声滤波并且执行傅里叶变换，如到频域中的快速傅里叶变换。在1010处，该方法然后包括在傅里叶变换中计算针对信号的信号幅度(峰值)，并且找到指示特定距离和角度处的目标的频率分量。噪声过滤功能可以包括用于从环境中去除不需要的杂波的算法。在1011，该方法包括检查在1010处是否检测到与频谱中的峰值相对应的任何人类目标(即，宏多普勒特征形式的任何移动、微多普勒形式的心跳和/或呼吸)。如果不是这种情况，则在1012处，关闭TV显示器(对应于图5B的情况)，并且在下一周期中，该方法在100处重新开始。

如果检测到人，则在1013处，该方法包括基于来自两个接收器的信号计算到目标的距离和角度，如上所述。在1014处，将生命功能处理算法分别应用于检测到的人，以检测针对相应人类目标的心跳和/或呼吸。在1015处，该方法可以检查是否检测到任何生命功能。如果不是这种情况，则这可以表明被检测为人的实际上不是人，而是已经检测到的任何其他对象，并且因此在1017处关闭显示器。如果检测到生命功能，则在1016处，该方法包括检查相应的人是清醒还是睡着。如果至少一个人清醒，则在1018处，显示器保持打开。如果所有人都睡着，则在1019处，关闭显示器，可能连同音频和/或整个电视机一起，对应于图5C的情况。

应当注意，在上面讨论的任何实施例中，除了基于检测到的生命功能控制显示器之外，还可以在显示器上显示生命功能，使得人可以查看生命功能。该显示例如可以位于显示器的小边缘，以便不妨碍观看显示器上显示的节目。在这种情况下，例如电视或其他娱乐系统可以在不侵犯隐私的情况下监测观看它的人的健康，并且如果检测到异常状况，例如呼吸暂停或呼吸困难等异常呼吸，则可以给出警告。

为了完整起见，图11示出了可以使用上述技术控制的TV的框图。图11的TV经由接收天线110接收信号。代替天线，TV还可以经由卫星天线、IP网络(IPTV)或电缆接收信号。

将如此提供的图11的示例中的信号提供给射频(RF)调谐器115，射频调谐器115包括RF放大器116和混频器117，其中接收信号与来自本地振荡器118的信号混频以提供中频(IF)信号。该信号由放大器119放大并且由视频检测器1110处理，视频检测器1110分离视频信号、声音信号和同步信号。视频信号由视频放大器1111放大，并且在图11的示例中，提供给显示器1113。在实施例中，可以使用各种类型的显示器，例如LCD显示器、LED显示器或OLED显示器，显示器可以包括背光源。在较旧的型号中，也可以使用显像管。由扫描和同步电路1112基于由视频检测器1110提取的同步信号来控制显示器1113。此外，由视频检测器1110提取的声音信号被提供给声音放大器111，接着是声音解调器，声音解调器在音频频带中提供信号，该信号然后由音频放大器113放大并且由扬声器114输出。该框图仅仅是一个示例，并且可以使用包括显示器的任何传统系统，例如电视、娱乐系统，诸如飞机上娱乐系统或计算机。

在要降低功率的情况下，例如在图5B的情况下，其中显示器关闭但音频保持打开，图11中的元件1111、1112和1113可以被停用，使得音频输出仍然是可能。在图5C的情况下，可以停用图11的基本上所有元件以节省更多功率。

至少一些实施例由以下示例限定，这些示例不应当被解释为限制：

示例1.一种显示控制设备，包括：

雷达电路，以及

评估电路，被配置为基于来自所述雷达电路的信号来检测人的生命功能并且基于检测到的生命功能来控制显示器的功耗。

示例2.根据示例1所述的显示控制设备，其中所述评估电路还被配置为：基于来自所述雷达电路的信号来检测所述人的移动，以及基于检测到的移动来控制所述显示器的功耗。

示例3.根据示例2所述的显示控制设备，其中检测所述生命功能通过检测移动而被触发。

示例4.根据示例1-3中任一项所述的显示控制设备，其中检测所述生命功能包括检测人呼吸和/或心跳速率的微多普勒特征。

示例5.根据示例1-4所述的显示控制设备，其中控制所述显示器的功耗包括：当所述生命功能指示所述人正在睡觉时降低所述显示器的功耗。

示例6.根据示例5所述的显示控制设备，其中用于控制功耗的所述评估电路被配置为：当所述生命功能指示所述人正在睡觉时，将包括所述显示器的设备设置为第一低功率模式，以及当来自所述雷达电路的信号指示没有人在所述显示器前面时，将所述设备设置为与所述第一低功率模式不同的第二低功率模式。

示例7.根据示例6所述的显示控制设备，其中所述第一低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且禁用所述设备的音频输出，以及其中所述第二低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且保持所述设备的音频输出。

示例8.根据示例4-7中任一项所述的显示控制设备，其中所述评估电路还被配置为当所述生命功能指示所述人已经醒来时，控制所述显示器恢复到正常操作模式。

示例9.根据示例1-8中任一项所述的显示控制设备，其中控制所述功耗包括以下中的一项或多项：控制所述显示器的亮度，控制所述显示器的开/关状态，控制所述显示器的对比度，控制所述显示器的色彩饱和度，或者控制所述显示器的背光。

示例10.根据示例1-9中任一项所述的显示控制设备，其中所述评估电路被配置为：基于来自所述雷达电路的信号来检测包括所述人的多个人的生命功能，以及基于所述多个人的生命功能来控制所述显示器的功耗。

示例11.根据示例1-10中任一项所述的显示控制设备，其中所述雷达电路被配置为以规则或不规则的间隔操作。

示例12.根据示例1-11中任一项所述的显示控制设备，其中所述评估电路还被配置为控制所述显示器显示检测到的生命功能。

示例13.根据示例1-12中任一项所述的显示控制设备，其中所述生命功能包括所述人的心跳和/或所述人的呼吸率。

示例14.根据示例1-13中任一项所述的显示控制设备，其中所述评估电路还被配置为：基于所述生命功能标识生物的类型，以及基于所标识的生物的类型来控制所述显示器。

示例15.根据示例1-14中任一项所述的显示控制设备，其中所述雷达电路包括频带调节电路，所述频带调节电路被配置为随着电压或温度变化中的至少一个将雷达操作保持在预定频带中。

示例16.一种娱乐系统，包括根据示例1-15中任一项所述的显示控制设备，以及由显示控制设备控制的显示器。

示例17.一种显示控制方法，包括：

使用雷达电路监测人的生命功能，以及

基于所监测的生命功能控制显示器的功耗。

示例18.根据示例17所述的方法，还包括基于使用所述雷达电路来检测所述人的移动，以及基于检测到的移动来控制所述显示器的功耗。

示例19.根据示例17或18所述的方法，其中控制所述显示器的功耗包括当所述生命功能指示所述人正在睡觉时，降低所述显示器的功耗。

示例20.根据示例19所述的方法，其中降低所述功耗包括：当所述生命功能指示所述人正在睡觉时，将包括所述显示器的设备设置为第一低功率模式，以及当使用所述雷达电路确定没有人在所述显示器前面时，将所述设备设置为与所述第一低功率模式不同的第二低功率模式。

示例21.根据示例20所述的方法，其中所述第一低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且禁用所述设备的音频输出，以及其中所述第二低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且保持所述设备的音频输出。

示例22.根据示例17-21中任一项所述的方法，其中所述方法包括：使用所述雷达电路检测包括所述人的多个人的生命功能，以及基于所述多个人的生命功能控制所述显示器的功耗。

示例23.根据示例17-22中任一项所述的方法，还包括以规则或不规则的间隔操作所述雷达电路。

示例24.根据示例17-23中任一项所述的方法，还包括随着电压或温度变化中的至少一个将雷达操作保持在预定频带中。

示例25.一种计算机程序，包括程序代码，所述程序代码当在处理器上执行时引起根据示例17-24中任一项所述的方法的执行。

这可以涉及对控制器进行编程，所述控制器控制例如雷达电路并且评估信号以执行所述方法。

示例26.一种有形存储介质，包括根据示例25所述的计算机程序。

示例27.一种显示控制设备，包括：

用于使用雷达电路监测人的生命功能的装置，以及

用于基于所监测的生命功能控制显示器的功耗的装置。

示例28.根据示例27所述的设备，还包括用于基于使用所述雷达电路来检测所述人的移动并且基于检测到的移动来控制所述显示器的功耗的装置。

示例29.根据示例27或28所述的设备，其中用于控制所述显示器的功耗的所述装置包括：用于在所述生命功能指示所述人正在睡觉时降低所述显示器的功耗的装置。

示例30.根据示例29所述的设备，其中用于降低功耗的所述装置包括：用于在所述生命功能指示所述人正在睡觉时将包括所述显示器的设备设置为第一低功率模式、并且在使用所述雷达电路确定没有人在所述显示器前面时将所述设备设置为与所述第一低功率模式不同的第二低功率模式的装置。

示例31.根据示例30所述的设备，其中所述第一低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且禁用所述设备的音频输出，以及其中所述第二低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且保持所述设备的音频输出。

示例32.根据示例27-31中任一项所述的设备，其中所述设备包括用于使用所述雷达电路检测包括所述人的多个人的生命功能的装置、以及用于基于所述多个人的生命功能控制所述显示器的功耗的装置。

示例33.根据示例27-32中任一项所述的设备，还包括用于以规则或不规则的间隔操作所述雷达电路的装置。

示例34.根据示例27-33中任一项所述的设备，还包括用于随着电压或温度变化中的至少一个将雷达操作保持在预定频带中的装置。

尽管本文中已经说明和描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种替换和/或等同实现来代替所示出和描述的特定实施例。本申请旨在涵盖本文中讨论的具体实施例的任何改编或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求及其等同物限制。

Claims

1.一种显示控制设备(10；20)，包括：

雷达电路(11；22，23；62，63，64，68；72)，以及

评估电路(12；24；65；73，76，712)，被配置为基于来自所述雷达电路(11；22，23；62；72)的信号来检测人(14)的生命功能(25，26)，并且基于检测到的所述生命功能(25，26)来控制显示器(13；210；813)的功耗。

2.根据权利要求1所述的显示控制设备(10；20)，其中所述评估电路(12；24；65；76)还被配置为：基于来自所述雷达电路(11；22，23；62；72)的信号来检测所述人(14)的移动，以及基于检测到的所述移动来控制所述显示器(13；210；813)的功耗。

3.根据权利要求2所述的显示控制设备(10；20)，其中检测所述生命功能通过检测移动而被触发。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中控制所述显示器(13；210；813)的功耗包括：当所述生命功能指示所述人正在睡觉时，降低所述显示器(13；210；813)的功耗。

5.根据权利要求4所述的显示控制设备(10；20)，其中用于控制所述功耗的所述评估电路(12；24；65；76)被配置为：当所述生命功能指示所述人(14)正在睡觉时，将包括所述显示器(13；210；813)的设备(21)设置为第一低功率模式，以及当来自所述雷达电路(11；22，23；62；72)的所述信号指示没有人在所述显示器(13；210；813)前面时，将所述设备(21)设置为与所述第一低功率模式不同的第二低功率模式。

6.根据权利要求5所述的显示控制设备(10；20)，其中所述第一低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且禁用所述设备(21)的音频输出，以及其中所述第二低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且保持所述设备(21)的音频输出。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中所述评估电路(12；24；65；76)还被配置为：当所述生命功能指示所述人已经醒来时，控制所述显示器(13；210；813)恢复到正常操作模式。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中控制所述功耗包括以下中的一项或多项：控制所述显示器(13；210；813)的亮度，控制所述显示器(13；210；813)的开/关状态，控制所述显示器的对比度，控制所述显示器的色彩饱和度，或者控制所述显示器的背光。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中所述评估电路(12；24；65；76)被配置为：基于来自所述雷达电路(11；22，23；62；72)的信号来检测包括所述人(14)的多个人的生命功能，以及基于所述多个人的所述生命功能来控制所述显示器(13；210；813)的所述功耗。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中所述雷达电路(11；22，23；62；72)被配置为以规则或不规则的间隔操作。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中所述评估电路(12；24；65；76)还被配置为控制所述显示器(13；210；813)显示检测到的所述生命功能。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中所述生命功能包括所述人(14)的心跳(25)和/或所述人(14)的呼吸率(26)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的显示控制设备(10；20)，其中所述评估电路还被配置为：基于所述生命功能标识生物的类型，以及基于所标识的所述生物的类型来控制所述显示器。

14.一种娱乐系统，包括：根据权利要求1至13中任一项所述的显示控制设备(10；20)，以及由所述显示控制设备控制的显示器(13；210；813)。

15.一种显示控制方法，包括：

使用雷达电路(11；22，23；62；72)监测人(14)的生命功能(25；26)，以及

基于所监测的所述生命功能(25；26)控制显示器(13；210；813)的功耗。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：基于使用所述雷达电路(11；22，23；62；72)来检测所述人(14)的移动，以及基于检测到的所述移动来控制所述显示器(13；210；813)的功耗。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中控制所述显示器(13；210；813)的所述功耗包括：当所述生命功能指示所述人正在睡觉时，降低所述显示器(13；210；813)的功耗。

18.根据权利要求17所述的方法，其中降低所述功耗包括：当所述生命功能指示所述人(14)正在睡觉时，将包括所述显示器(13；210；813)的设备(21)设置为第一低功率模式，以及当使用所述雷达电路(11；22，23；62；72)确定没有人在所述显示器(13；210；813)前面时，将所述设备(21)设置为与所述第一低功率模式不同的第二低功率模式。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且禁用所述设备(21)的音频输出，以及其中所述第二低功率模式包括降低所述显示器的功耗并且保持所述设备的音频输出。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中所述方法包括：使用所述雷达电路(11；22，23；62；72)检测包括所述人(14)的多个人的生命功能，以及基于所述多个人的所述生命功能控制所述显示器(13；210；813)的所述功耗。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，还包括以规则或不规则的间隔操作所述雷达电路(11；22，23；62；72)。