CN112215086A - 车内生命体信号检测方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种车内生命体信号检测方法及设备。所述方法包括：对接收的超声波信号进行频率优化，并对频率优化后的超声波信号进行包络检波，对包络检波后的超声波信号进行放大或滤波，得到放大后的超声波包络信号；根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号。本发明实施例提供的车内生命体信号检测方法及设备，不但可以有效保护车内人员的隐私，而且可以有效抵抗外界各种干扰源的不良影响，准确判断车内是否存在生命体征信号。
Description
技术领域
本发明实施例涉及车辆制造技术领域，尤其涉及一种车内生命体信号检测方法及设备。
背景技术
夏季高温天，汽车驻车后，小孩或宠物可能被遗落在车内，由于门窗都密封而无法出车也无法通风，车内温度迅速升高，长时间处于高温环境下，小孩或宠物因高温、缺氧脱水而死亡。目前针对小孩或宠物被困车内致死的现象，市面上有较多种类、不同原理的检测方案，但是均存在明显的缺陷：使用座椅上的压力传感器检测人体的方案，当座位上放置重物时很难区别检测到的人体还是物体；使用人体热辐射检测人体的方案，当车内温度接近人体温时也很难区分是人体发热还是座椅等发热，易产生误判断；使用被困后人会呼喊的原理检测人体的方案，存在隐私泄露的风险，同时也存在受车外声源干扰的问题；使用摄像头提取图像进行检测的方案，存在极大的泄露隐私风险。因此，开发一种车内生命体信号检测方法，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种车内生命体信号检测方法及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种车内生命体信号检测方法，包括：对接收的超声波信号进行频率优化，并对频率优化后的超声波信号进行包络检波，对包络检波后的超声波信号进行放大或滤波，得到放大后的超声波包络信号；根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述对接收的超声波信号进行频率优化，包括：对所述超声波信号中的期望频率进行放大，对所述期望频率以外的频率进行衰减。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度小于第一预设阈值，则判定车内存在生命体信号。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第一预设阈值且小于第二预设阈值，则判定车内不存在生命体信号。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第二预设阈值，则判定车内有人侵入。
第二方面，本发明的实施例提供了一种车内生命体信号检测系统，包括：
通讯模块，用于接收开启检测的信息；
超声波发射模块，用于发射超声波；
超声波检测传感器，用于接收所述超声波发射模块发射的超声波，并对所述超声波进行优化；
信号特征提取模块，用于对优化后的超声波进行第一次滤波放大及包络检波，并对包络检波后的超声波进行第二次滤波放大；
振动检测模块，用于检测所述超声波的振幅；
信号处理模块，用于实现如第一方面任一实施例所述的车内生命体信号检测方法。
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测系统，所述信号特征提取模块，包括：
第一滤波及放大电路，用于对优化后的超声波进行第一次滤波放大；
包络检波电路，用于对第一次滤波放大后的超声波进行包络检波；
第二滤波及放大电路，用于对对包络检波后的超声波进行第二次滤波放大。
第三方面，本发明的实施例提供了一种车内生命体信号检测装置，包括：
预处理模块，用于对接收的超声波信号进行频率优化，并对频率优化后的超声波信号进行包络检波，对包络检波后的超声波信号进行放大或滤波，得到放大后的超声波包络信号；
检测模块，用于根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号。
第四方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的车内生命体信号检测方法。
第五方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的车内生命体信号检测方法。
本发明实施例提供的车内生命体信号检测方法及设备，通过对超声波进行一系列预处理，并根据放大后的超声波包络信号，对车内是否存在生命体信号进行检测，不但可以有效保护车内人员的隐私，而且可以有效抵抗外界各种干扰源的不良影响，准确判断车内是否存在生命体征信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的车内生命体信号检测方法流程图；
图2为本发明实施例提供的车内生命体信号检测系统结构示意图；
图3为本发明实施例提供的信号特征提取模块构成原理及波形变化效果示意图；
图4为本发明实施例提供的采用超声波进行包络波形比对原理示意图；
图5为本发明实施例提供的气体流动状态下连续3帧回波包络波形变化效果示意图；
图6为本发明实施例提供的车内生命体信号检测装置结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
车辆驻车后，被遗忘在车内生命体特征的提取，并向整车发送报警信息。应用装置安装在整车上，应用装置与整车之间进行通讯，装置的启动和停止由整车工作状态确定。基于这种思想，本发明实施例提供了一种车内生命体信号检测方法，参见图1，该方法包括：
101、对接收的超声波信号进行频率优化，并对频率优化后的超声波信号进行包络检波，对包络检波后的超声波信号进行放大或滤波，得到放大后的超声波包络信号；
102、根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述对接收的超声波信号进行频率优化，包括：对所述超声波信号中的期望频率进行放大，对所述期望频率以外的频率进行衰减。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度小于第一预设阈值，则判定车内存在生命体信号。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第一预设阈值且小于第二预设阈值，则判定车内不存在生命体信号。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测方法，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第二预设阈值，则判定车内有人侵入。
本发明实施例提供的车内生命体信号检测方法，通过对超声波进行一系列预处理，并根据放大后的超声波包络信号，对车内是否存在生命体信号进行检测，不但可以有效保护车内人员的隐私，而且可以有效抵抗外界各种干扰源的不良影响，准确判断车内是否存在生命体征信号。
参见图2，本发明实施例还提供了一种车内生命体信号检测系统，包括：通讯模块，用于接收开启检测的信息；超声波发射模块，用于发射超声波；超声波检测传感器，用于接收所述超声波发射模块发射的超声波，并对所述超声波进行优化；信号特征提取模块，用于对优化后的超声波进行第一次滤波放大及包络检波，并对包络检波后的超声波进行第二次滤波放大；振动检测模块，用于检测所述超声波的振幅；信号处理模块，用于实现如前述方法实施例中任一实施例所述的车内生命体信号检测方法。图2中还包括电源电路，用于给上述各个模块提供电源。
具体地，通讯单元接收到整车发送的开启检测的信息。进入检测周期后，超声波发射模块开始发射连续的、固定频率的超声波；超声波发射模块由超声波换能器发出超声波。超声波在车厢内经反射后，到达超声波检测传感器。若车厢内没有移动的物体，到达超声波检测传感器的超声波为幅度恒定、频率恒定的声波；若车厢内有物体移动时，由于多普勒效应，到达超声波检测传感器的超声波为幅度变化的、频率变化的声波。超声波检测传感器对接收到的特定频率的超声波进行优化，对由于多普勒效应产生的特定频率以外的频率响应进行衰减。超声波检测传感器输出为特定频率的超声波信号，若车厢内有物体移动时，超声波检测传感器输出信号的包络波形有起伏。
参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测系统，所述信号特征提取模块，包括：
第一滤波及放大电路，用于对优化后的超声波进行第一次滤波放大；
包络检波电路，用于对第一次滤波放大后的超声波进行包络检波；
第二滤波及放大电路，用于对对包络检波后的超声波进行第二次滤波放大。
具体地，超声波检测传感器输出的信号经第一级滤波及放大电路，把特定频率信号幅度放大到合适的量级，特定频率以外频率的信号幅度进行了衰减。第一级滤波及放大电路中的滤波电路为有源带通滤波器，其中心频率与超声波的特定频率相同。当车内障碍物移动时，由第一滤波及放大电路输出的信号，比超声波检测传感器输出的信号有更大的起伏。第一级滤波及放大电路输出的信号由包络检波电路进行包络检波，输出为具有包络检波的波形。包络检波电路的输出波形经第二滤波及放大电路对包络信号的放大或滤波，将包络波形的变化边沿放大。当车内有物体移动时，对包络信号放大或滤波后输出的是一个幅度变化很大的信号；当车无物体移动时，对包络信号放大或滤波后输出的是一个幅度稳定的信号，具体可以参见图3中的波形图。
当车体内外温差较大而产生气体对流时，超声波的回波信号会有缓慢的起伏，因温差产生的气流流速远低于生命体移动的速度。信号采集及处理电路采集信号特征提取电路最终输出的信号。若在一段判断周期内，信号幅度变化量小于一定阈值，则判定为车厢内有障碍物移动；若在一段判断周期内，信号幅度变化量达到一定阈值，则判定为车厢内没有障碍物移动。将振动检测电路检测到的振动幅度划分为三个区间：振动幅度小于振动第一预设阈值；振动幅度达到振动第一预设阈值但小于第二预设阈值；振动幅度达到第二预设阈值。
信号处理模块在判断车厢内有无障碍物移动的同时，获取振动检测信息。若检测到振动幅度小于第一预设阈值，则通过通讯单元向与系统连接的整车发送检测到生命体移动的报警信息；若检测到振动幅度达到第一预设阈值且小于第二预设阈值2，则通讯单元不向与系统连接的整车发送信息；若检测到振动幅度第二预设阈值2，则通过通讯单元向与系统连接的整车发送车内有人入侵的报警信息。检测到振动幅度达到第一预设阈值且小于第二预设阈值时，通讯单元不向与系统连接的整车发送信息，其目的是排除因车体受车外因素影响，车体发生轻微晃动引起的最终信号幅度较高的情况。
提出了一种基于连续发射超声波方案检测车内遗落生命的新方案，较其它方案及超声波回波包络比对方案性能更优，可以更好的屏蔽车内气流、车身晃动等对检测过程的影响。该系统可以安装在乘用车内工作，可结合整车状态开启或停止。系统在检测周期内发射的超声波为连续且频率固定的超声波，系统内检测电路将连续的超声波回波包络的变化边沿进行放大，检测放大后包络波形幅度的变化情况，即可判定车内有无生命体移动。系统还结合车体的晃动情况实现屏蔽虚判和检测入侵的功能。
参照图4，当前后两帧超声波回波信号及包络波形存在一定的差异，即可判定为有障碍物移动。其技术原理如下：发射一段超声波脉冲，经障碍物反射到超声波传感器，经电路处理得到回声信号的包络；通过前后两次包络的差异判断障碍物是否移动。这种方案较本发明所述的连续发射超声波脉冲的方式，存在如下缺陷：回波包络判断方式的超声波只发射一小段时间，依靠超声波在障碍物上的直接反射进行回波包络的判断，信号幅度相对较小，需要电路处理的放大倍数较大，这样才能保证障碍物微小的移动可以被检测出来。但放大倍数太大的话，车内因温度不均匀引起的气流会影响到测试结果，参照图5，图5是气体流动时，连续3帧回波包络波形的变化。显然回波波形发生了明显变化。连续发射的超声波会在车厢内一直连续进行反射，障碍物移动后引起的超声波包络变化较大，因此处理电路需要放大的倍数相对较小，气流引起的包络的变化因此也会较回波包络波形对比方案小很多。且按之前所述，控制判断周期即可解决气流对检测的干扰问题。
本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种车内生命体信号检测装置，该装置用于执行上述方法实施例中的车内生命体信号检测方法。参见图6，该装置包括：
预处理模块601，用于对接收的超声波信号进行频率优化，并对频率优化后的超声波信号进行包络检波，对包络检波后的超声波信号进行放大或滤波，得到放大后的超声波包络信号；
检测模块602，用于根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号。
本发明实施例提供的车内生命体信号检测装置，采用预处理模块和检测模块，通过对超声波进行一系列预处理，并根据放大后的超声波包络信号，对车内是否存在生命体信号进行检测，不但可以有效保护车内人员的隐私，而且可以有效抵抗外界各种干扰源的不良影响，准确判断车内是否存在生命体征信号。
需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测装置，还包括：放大模块，用于对所述超声波信号中的期望频率进行放大，对所述期望频率以外的频率进行衰减。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测装置，还包括：第一判定模块，用于若在一时长段内，所述振动幅度小于第一预设阈值，则判定车内存在生命体信号。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测装置，还包括：第二判定模块，用于若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第一预设阈值且小于第二预设阈值，则判定车内不存在生命体信号。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的车内生命体信号检测装置，还包括：第三判定模块，用于若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第二预设阈值，则判定车内有人侵入。
本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)701、通信接口(Communications Interface)704、至少一个存储器(memory)702和通信总线703，其中，至少一个处理器701，通信接口704，至少一个存储器702通过通信总线703完成相互间的通信。至少一个处理器701可以调用至少一个存储器702中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
此外，上述的至少一个存储器702中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种车内生命体信号检测方法，其特征在于，包括：
对接收的超声波信号进行频率优化，并对频率优化后的超声波信号进行包络检波，对包络检波后的超声波信号进行放大或滤波，得到放大后的超声波包络信号；
根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号。
2.根据权利要求1所述的车内生命体信号检测方法，其特征在于，所述对接收的超声波信号进行频率优化，包括：对所述超声波信号中的期望频率进行放大，对所述期望频率以外的频率进行衰减。
3.根据权利要求1所述的车内生命体信号检测方法，其特征在于，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度小于第一预设阈值，则判定车内存在生命体信号。
4.根据权利要求3所述的车内生命体信号检测方法，其特征在于，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第一预设阈值且小于第二预设阈值，则判定车内不存在生命体信号。
5.根据权利要求4所述的车内生命体信号检测方法，其特征在于，所述根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号，包括：若在一时长段内，所述振动幅度大于所述第二预设阈值，则判定车内有人侵入。
6.一种车内生命体信号检测系统，其特征在于，包括：
通讯模块，用于接收开启检测的信息；
超声波发射模块，用于发射超声波；
超声波检测传感器，用于接收所述超声波发射模块发射的超声波，并对所述超声波进行优化；
信号特征提取模块，用于对优化后的超声波进行第一次滤波放大及包络检波，并对包络检波后的超声波进行第二次滤波放大；
振动检测模块，用于检测所述超声波的振幅；
信号处理模块，用于实现如权利要求1至5任一权利要求所述的车内生命体信号检测方法。
7.根据权利要求6所述的车内生命体信号检测系统，其特征在于，所述信号特征提取模块，包括：
第一滤波及放大电路，用于对优化后的超声波进行第一次滤波放大；
包络检波电路，用于对第一次滤波放大后的超声波进行包络检波；
第二滤波及放大电路，用于对对包络检波后的超声波进行第二次滤波放大。
8.一种车内生命体信号检测装置，其特征在于，包括：
预处理模块，用于对接收的超声波信号进行频率优化，并对频率优化后的超声波信号进行包络检波，对包络检波后的超声波信号进行放大或滤波，得到放大后的超声波包络信号；
检测模块，用于根据所述放大后的超声波包络信号的振动幅度，确定车内是否存在生命体信号。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，
所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至5任一项权利要求所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至5中任一项权利要求所述的方法。
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