CN112462357B - 一种基于fmcw原理的自动门控制方法及自动门控制系统 - Google Patents

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CN112462357B CN202011500575.1A CN202011500575A CN112462357B CN 112462357 B CN112462357 B CN 112462357B CN 202011500575 A CN202011500575 A CN 202011500575A CN 112462357 B CN112462357 B CN 112462357B
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Abstract

本发明属于自动门技术领域，尤其涉及一种基于FMCW原理的自动门控制方法及自动门控制系统，方法包括：获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；持续获取发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波；得到中频信号；获取各中频信号的频谱信息；根据各频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；根据各频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭。本发明在控制自动门时，通过幅值与距离信息的一一对应关系，提升自动门开合控制的精确度，提升用户的使用体验。

Description

一种基于FMCW原理的自动门控制方法及自动门控制系统
技术领域
本发明属于自动门技术领域，尤其涉及一种基于FMCW原理的自动门控制方法及自动门控制系统。
背景技术
自动感应门，是当有移动物体靠近门时，实现了门的自动开启及关闭，这种门的名称为自动感应门。这种自动感应门广泛应用于办公楼、厂房、超市、机场等场所。目前，市场上自动门的微波感应器大多数采用的都是传统的CW微波感应器，其工作原理是多普勒效应，能够根据检测信号的频率判断被测物的移动速度，根据检测信号的幅值判断被测物的反射强度。通过反射强度可以判断是否需要开开门。
但是，被测物的反射强度与被测物的距离、材质、动作幅度以及反射面积等因素均相关，故很难通过检测信号的幅值判断被测物距离自动门的距离。如，近处一个小幅度动作的人员与远处一个大幅度动作的人员，其检测信号幅值可能相同；近处一个动作的小孩与远处一个同幅度动作的大人，其检测信号幅值亦可能相同，故传统的CW微波感应器在自动门的开合控制上很难通过检测信号的幅值精确测量被测物的距离，导致自动门开合控制的精确度降低，进而降低用户的使用体验。因此，实有必要设计一种基于FMCW原理的自动门控制方法及自动门控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于FMCW原理的自动门控制方法及自动门控制系统，旨在解决现有技术中自动门在开合控制时很难通过检测信号的幅值精确测量被测物的距离，导致自动门开合控制的精确度降低，降低用户的使用体验的技术问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于FMCW原理的自动门控制方法，所述方法包括以下步骤：
获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
获取各所述中频信号的频谱信息；其中，各所述频谱信息均包括N个频点；
根据各所述频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，每个所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭。
可选地，所述根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息的步骤，具体包括：
提取各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息；
判断各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息是否发生变化；
若判断为是，则提取发生变化的频点幅值信息对应的频点距离信息，并记为自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息。
可选地，所述根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭的步骤，具体包括：
判断动态被测物的距离信息是否不大于自动门预设的触发距离阈值；
若判断为是，则生成自动门打开指令；所述自动门打开指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇打开；
若判断为否，则生成自动门关闭指令；所述自动门关闭指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇关闭或持续关闭。
可选地，所述获取各所述中频信号的频谱信息的步骤，具体包括：
将所述中频信号转换为数字中频信号；
将所述数字中频信号通过傅里叶变换转换为频域中频信号；
根据所述频域中频信号获取所述频谱信息。
可选地，所述频点幅值信息通过以下公式计算得到：
以及
由于频谱的对称性，故只需要对前N/2个频点作数据分析，其中，An为频点幅值信息，n为频谱中相应频点的序号，N为傅里叶变换中采样周期的采样点数，xn为序号n的频点对应的实部信息，yn为为序号n的频点对应的虚部信息。
可选地，所述频点距离信息通过以下公式计算得到：
其中，dn为频点距离信息，c为光速，n为频谱中相应频点的序号，F为采样频率，k为调频连续波的调频斜率，N为采样点数；
其中，调频斜率k由调频连续波的周期T和带宽B计算得到，若调频连续波为锯齿波，则调频连续波的斜率k的表达式为：k＝B/T；若调频连续波为三角波，则调频连续波的斜率k的表达式为：k＝2B/T。
可选地，所述将所述中频信号转换为数字中频信号的步骤，具体包括：
将所述中频信号作滤波及放大处理得到幅值放大后的放大中频信号；
将所述放大中频信号作模数转换处理得到所述数字中频信号。
可选地，所述持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波的步骤，具体包括：
根据所述调频连续波持续获取经发射天线发射的发射电磁波；
获取发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波；
获取接收天线接收所述反射电磁波时的调频连续波，并将此时的调频连续波记为混频调频波。
本发明还提供一种基于FMCW原理的自动门控制装置，所述装置包括：
调频连续波获取模块，用于获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
混频调频波获取模块，用于持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
中频信号生成模块，用于将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
频谱信息获取模块，用于获取各所述中频信号的频谱信息；其中，各所述频谱信息均包括N个频点；
幅值及距离信息获取模块，用于根据各所述频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，每个所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
动态被测物的距离信息获取模块，用于根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
自动门控制模块，用于根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭。
本发明还提供一种自动门控制系统，所述自动门控制系统包括依次连接的FMCW微波感应器和自动门；其中，
所述FMCW微波感应器用于获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
所述FMCW微波感应器用于持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
所述FMCW微波感应器用于将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
所述FMCW微波感应器用于获取各所述中频信号的频谱信息；其中，各所述频谱信息均包括N个频点；
所述FMCW微波感应器用于根据各所述频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，每个所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
所述FMCW微波感应器用于根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
所述FMCW微波感应器用于根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭。
本发明实施例提供的基于FMCW原理的自动门控制方法及自动门控制系统中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：
本发明在控制自动门时，首先基于FMCW原理发射调频连续波，再持续获取基于调频连续波发射的发射电磁波、反射电磁波以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波，再将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号，然后获取中频信号的频谱信息，根据频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息，进而实现相同频点的幅值信息与频点信息的一一对应关系，从而便于根据各频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息，以精确控制自动门打开或关闭，进而通过幅值与距离信息的一一对应，实现了被测物的距离的精准控制，提升自动门开合控制的精确度，提升用户的使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，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基于FMCW原理的自动门控制方法中步骤S100-S700的流程图；
图2为本发明实施例提供的基于FMCW原理的自动门控制方法中步骤S100-S700的流程图；
图3为本发明实施例提供的基于FMCW原理的自动门控制方法中步骤S100-S700的流程图；
图4为本发明实施例提供的基于FMCW原理的自动门控制方法中步骤S100-S700的流程图；
图5为本发明实施例提供的基于FMCW原理的自动门控制方法中步骤S100-S700的流程图；
图6为本发明实施例提供的基于FMCW原理的自动门控制方法中步骤S100-S700的流程图；
图7为本发明实施例提供的基于FMCW原理的自动门控制装置的结构框图；
图8为本发明实施例提供的计算机设备的机构框图；
图9为本发明实施例提供的自动门控制系统的结构框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供一种基于FMCW原理的自动门控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S100：获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
本步骤中，预先设置调频连续波的周期和带宽后，使发射波以固定频率调频，从而以扫频方式向自动门的检测区域内发射电磁波。
具体地，如在t1时刻发射波为F1，下一时刻，按照预设的固定频率对发射波进行调频，故在t2时刻发射波则为F2。发射波F1和发射波F2的频率不同。
进一步地，所述调频连续波可以为三角波、锯齿波或者其他具有预设周期和带宽的连续波。调频连续波的产生可先由一振荡器产生一个固定频率，由一调频器通过上述固定频率进行连续调频，从而产生所述调频连续波。
步骤S200：持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
本步骤中，在t1时刻，通过一发射天线向自动门的检测区域内持续发射一频率为f1的发射电磁波，该发射波为发射电磁波。发射电磁波发出后，遇到自动门的检测区域内的被测物后会发生反射，在t2时刻，反射电磁波由一接收天线接收。反射电磁波的频率也为f1。此时，因发射波持续调频，故经t1至t2时刻的扫频，此时发射波的频率已经被调制为f2。
具体地，自发出一发射电磁波至反射电磁波被接收天线接收时，同时获取接收到反射电磁波时的混频调频波，为一个循环。在自动门工作时，随着时间的推移，具有多个上述循环。每个循环中，均获取一个发射电磁波、反射电磁波和混频调频波。若一个循环周期中的发射电磁波、反射电磁波和混频调频波为一组数据，则在自动门的持续工作中，将持续获取多组上述数据。即为本步骤中所描述：持续获取发射电磁波、在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及混频调频波。
步骤S300：将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
本步骤中，当混频调频波的频率为f2，反射电磁波的频率为f1时，混频后，所述中频信号的频率Δf为当前混频调频波的频率与反射电磁波的频率的差值，也即Δf＝|f1-f2|。
本实施例中，通过一混频器将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频。
步骤S400：获取各所述中频信号的频谱信息；其中，各所述频谱信息均包括N个频点；
本步骤中，通过获取各所述中频信号的频谱信息，以便后续信息处理与剖析。具体地，频谱信息包括频率信息、幅值信息和相位信息。
步骤S500：根据各所述频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，每个所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
具体地，本步骤中，通过获取各所述频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息，从而建立起相同频点的幅值与距离之间的一一对应关系。也即，频谱中的一个频点对应的一个幅值信息对应一个距离信息。较之现有技术中，一个幅值对应多个距离的情况，本发明通过基于获取的频谱信息，从而实现一个幅值对应一个距离，解决现有技术中存在的技术的问题的同时，又提升了自动门检测过程中的可控制精度，极大提升用户体验，具有极高的实用性和商业价值。
本实施例中，通过一信号处理器实现上述步骤S500中的数据信息处理工作。
步骤S600：根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
具体地，通过步骤S500中建立幅值和距离的一一对应关系后，即可判断自动门检测区域内的静态被测物和动态被测物，滤除静态被测物后，即为动态被测物。接着，获取动态被测物的距离信息。
步骤S700：根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭。
本步骤中，控制自动门打开为控制自动门由关闭状态转换为打开状态。关闭分为两种情况，一为由打开状态转换为关闭状态。另一种为持续关闭。
如此，本发明在控制自动门时，首先基于FMCW原理发射调频连续波，再持续获取基于调频连续波发射的发射电磁波、反射电磁波以及接收天线接收反射电磁波时的混频调频波，再将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号，然后获取中频信号的频谱信息，根据频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息，进而实现相同频点的幅值信息与频点信息的一一对应关系，从而便于根据各频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息，以精确控制自动门打开或关闭，进而通过幅值与距离信息的一一对应，实现了被测物的距离的精准控制，提升自动门开合控制的精确度，提升用户的使用体验。
在本发明的另一个实施例中，如图2所示，在步骤S600中：根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息，具体包括：
步骤S610：提取各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息；
具体地，本步骤中，通过频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息对应改频点的距离信息。亦可以理解，一个序号频点的频点幅值信息即对应一个距离值。
步骤S620：判断各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息是否发生变化；
本步骤中，判断各所述所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息是否发生变化，即为判断在不同时间点，相同距离点处是否有动态被测物。
步骤S630：若判断为是，则提取发生变化的频点幅值信息对应的频点距离信息，并记为自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息。
本步骤中，当判断为是时，即为判断各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息发生变化。
具体地，如在t3时刻，序号为1的频点的幅值为X。在t4时刻，序号为1的频点的幅值为Y，此时序号为1的频点对应的幅值信息发生变化，则意味着此时该幅值信息对应的距离点处出现动态被测物。
接着，提取发生变化的频点幅值信息对应的频点距离信息，即为获取动态被测物的距离信息。
在本发明的另一个实施例中，在所述步骤S640之后，还包括以下步骤：
若判断为否，则生成自动门维持指令。
本步骤中，当判断为否时，即为判断各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息未发生变化。此时，自动门的检测区域内没有动态被测物，即没有人进入自动门的检测区域。
本实施例中的所述自动门维持指令用户保持自动门处于关闭状态。从而保证自动门在没有人进入被测区域时关闭。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，步骤S700：所述根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭，具体包括：
步骤S710：判断动态被测物的距离信息是否不大于自动门预设的触发距离阈值；
具体地，所述触发距离阈值为预先设定。在所述触发距离阈值内，说明有人需要进入自动门，在触发距离阈值外，则没有人需要进入自动门。
步骤S720：若判断为是，则生成自动门打开指令；所述自动门打开指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇打开；
本步骤中，当判断为是时，即为判断动态被测物的距离信息是不大于自动门预设的触发距离阈值。此时，为有人需要进入自动门，故生成所述自动门打开指令。
所述自动门打开指令发送至自动门主机后，自动门主机根据所述自动门打开指令控制移动门扇打开。
步骤S730：若判断为否，则生成自动门关闭指令；所述自动门关闭指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇关闭或持续关闭。
本步骤中，当判断为否时，即为判断动态被测物的距离信息大于自动门预设的触发距离阈值，此时动态被测物不处于触发自动门开启的距离内，亦即无人需要进入自动门，故生成所述自动门关闭指令。
具体地，所述自动门关闭指令发送至自动门主机后，若自动门原本处于打开状态，则控制移动门扇关闭。若自动门原本便为关闭状态，则控制移动门扇持续关闭。
在本发明的另一个实施例中，如图4所示，所述获取各所述中频信号的频谱信息的步骤，具体包括：
步骤S410：将所述中频信号转换为数字中频信号；
步骤S420：将所述数字中频信号通过傅里叶变换转换为频域中频信号；
本步骤中，所述数字中频信号为时域信号，通过傅里叶变换，将时域信号转换为频域信号。
具体地，在进行傅里叶变换时，针对所述数字中频信号，设定采样周期的采样点数为N，采样频率为F。
步骤S430：根据所述频域中频信号获取所述频谱信息。具体地，通过频域中频信号可以获取对应的频谱信息。
在本发明的另一个实施例中，所述频点幅值信息通过以下公式计算得到：
以及
由于频谱的对称性，故只需要对前N/2个频点作数据分析，其中，An为频点幅值信息，n为频谱中相应频点的序号，N为傅里叶变换中采样周期的采样点数，xn为序号n的频点对应的实部信息，yn为为序号n的频点对应的虚部信息。
具体地，在进行傅里叶变换时，设定采样周期的采样点数为N，采样频率为F后，经傅里叶计算后，获得的频谱信息中包括N个频点，标记为0，1，2...n；其中n表示频点的序号。频谱中每个频点对应具有实部信息xn，和虚部信息yn。
更进一步地，序号为n的频点用pn来标示，具体地，pn的频率计算公式为相位的计算公式为αn＝arctan(yn/xn)；不同频点对应的幅值计算公式如下，具体地，对于序号为/>的频点pn，计算公式为：
对于序号为n(n＝0)的频点pn，计算公式为：
在本发明的另一个实施例中，所述频点距离信息通过以下公式计算得到：
其中，dn为频点距离信息，c为光速，n为频谱中相应频点的序号，F为采样频率，k为调频连续波的调频斜率，N为采样点数；
其中，调频斜率k由调频连续波的周期T和带宽B计算得到，若调频连续波为锯齿波，则调频连续波的斜率k的表达式为：k＝B/T；若调频连续波为三角波，则调频连续波的斜率k的表达式为：k＝2B/T。
具体地，以在步骤S200中所叙述的自动门工作时一个循环中获取的发射电磁波f1、反射电磁波f1和混频调频波f2为例，来进行如下公式推导：
首先，预先设置的调频连续波的周期为T，带宽为B。若调频连续波为锯齿波，则调频连续波的斜率k的表达式为：k＝B/T；若调频连续波为三角波，则调频连续波的斜率k的表达式为：k＝2B/T。
接着，在调频连续波由f1变为f2的时间段内，经历了时间t，频率变化量为：Δf＝|f1-f2|。即在t时间段内，频率变化了Δf，故可得表达式
具体地，电磁波的传播速度为光速c，所以在t时间内，电磁波传播的路程为s＝ct。被测物的的距离为电磁波传播路程的一半，故可作一下推导：
其中，c为光速，Δf为中频信号的频率，k为调频连续波的调频斜率。
具体地，光速为已知数据，T、B以及调制波形为预先自定义设置，故调频连续波斜率k亦为已知数据。因而，基于FMCW原理，在知悉中频信号的频率Δf时，即可通过上述公式计算得到被测物的实际距离。
进一步地，根据公式以及公式/>可以经过傅里叶变换后，序号为n的频点pn所表示的距离信息为：/>如此计算，得到了频谱信息中各个频点所对应的距离信息，便于后续数据处理以及自动门的精确控制。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，所述将所述中频信号转换为数字中频信号的步骤，具体包括：
步骤S411：将所述中频信号作滤波及放大处理得到幅值放大后的放大中频信号；
本步骤中，通过滤波实现对信号的干扰杂质进行滤除，从而提高数据处理精度。
接着，作幅值放大处理得到所述放大中频信号，以便后续信号处理。
本实施例中，通过一信号滤波放大器实现对中频信号的滤波及放大处理。
步骤S412：将所述放大中频信号作模数转换处理得到所述数字中频信号。
具体地，转换为数字信号后，以便后续通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号。
本实施例中，通过一AD转换器将所述放大中频信号作模数转换处理。
在本发明的另一个实施例中，如图6所示，所述持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波的步骤，具体包括：
步骤S210：根据所述调频连续波持续获取经发射天线发射的发射电磁波；
具体地，当调频连续波发射时，在自动门工作的任意时刻，即可获取经发射天线发射的发射电磁波。
步骤S220：获取发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波；
当发射电磁波遇到自动门的检测区域内的被测物后发生反射，接着，反射电磁波经接收天线接收。
步骤S230：获取接收天线接收所述反射电磁波时的调频连续波，并将此时的调频连续波记为混频调频波。
因发射的发射电磁波为调频连续波，故在获取接收天线接收所述反射电磁波时，发射电磁波的频率已发生变化，此时的调频连续波为所述混频调频波。
在本发明的另一个实施例中，如图7所示还提供一种基于FMCW原理的自动门控制装置，所述装置包括调频连续波获取模块、混频调频波获取模块、中频信号生成模块、频谱信息获取模块、幅值及距离信息获取模块、动态被测物的距离信息获取模块和自动门控制模块。
其中，所述调频连续波获取模块，用于获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
所述混频调频波获取模块，用于持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
所述中频信号生成模块，用于将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
所述频谱信息获取模块，用于获取各所述中频信号的频谱信息；其中，各所述频谱信息均包括N个频点；
所述幅值及距离信息获取模块，用于根据各所述频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，每个所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
所述动态被测物的距离信息获取模块，用于根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
所述自动门控制模块，用于根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭。
在本发明的另一个实施例中，所述动态被测物的距离信息获取模块还用于：提取各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息；判断各所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息是否发生变化；若判断为是，则提取发生变化的频点幅值信息对应的频点距离信息，并记为自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息。
所述自动门控制模块还用于：判断动态被测物的距离信息是否不大于自动门预设的触发距离阈值；若判断为是，则生成自动门打开指令；所述自动门打开指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇打开；若判断为否，则生成自动门关闭指令；所述自动门关闭指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇关闭或持续关闭。
在本发明的另一个实施例中，所述频谱信息获取模块还用于将所述中频信号转换为数字中频信号；将所述数字中频信号通过傅里叶变换转换为频域中频信号；根据所述频域中频信号获取所述频谱信息。
在本发明的另一个实施例中，所述频谱信息获取模块还用于将所述中频信号作滤波及放大处理得到幅值放大后的放大中频信号；将所述放大中频信号作模数转换处理得到所述数字中频信号。
在本发明的另一个实施例中，所述混频调频波获取模块还用于根据所述调频连续波持续获取经发射天线发射的发射电磁波；获取发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波；获取接收天线接收所述反射电磁波时的调频连续波，并将此时的调频连续波记为混频调频波。
在本发明的另一个实施例中，还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于FMCW原理的自动门控制方法中所述的步骤。
在本发明的另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于FMCW原理的自动门控制方法中所述的步骤。
关于基于FMCW原理的自动门控制装置的具体限定可以参见上文中对于基于FMCW原理的自动门控制方法的限定，在此不再赘述。上述基于FMCW原理的自动门控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于FMCW原理的自动门控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本发明的另一个实施例中，如图9所示，还提供一种自动门控制系统，所述自动门控制系统包括依次连接的FMCW微波感应器和自动门。
其中，所述FMCW微波感应器用于获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
所述FMCW微波感应器用于持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
所述FMCW微波感应器用于将各所述混频调频波与对应的各所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
所述FMCW微波感应器用于获取各所述中频信号的频谱信息；其中，各所述频谱信息均包括N个频点；
所述FMCW微波感应器用于根据各所述频谱信息获取各频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，每个所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
所述FMCW微波感应器用于根据各所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
所述FMCW微波感应器用于根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于FMCW原理的自动门控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
将所述混频调频波与对应的所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
获取所述中频信号的频谱信息；其中，所述频谱信息包括N个频点；
根据所述频谱信息获取频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
根据所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭；
所述根据所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息的步骤，具体包括：
提取所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息；
判断所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息是否发生变化；
若判断为是，则提取发生变化的频点幅值信息对应的频点距离信息，并记为自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
若在t3时刻，序号为1的频点的幅值为X，而在t4时刻，序号为1的频点的幅值为Y，此时序号为1的频点对应的幅值信息发生变化，则意味着此时该幅值信息对应的距离点处出现动态被测物；
所述根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭的步骤，具体包括：
判断动态被测物的距离信息是否不大于自动门预设的触发距离阈值；
若判断为是，则生成自动门打开指令；所述自动门打开指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇打开；
若判断为否，则生成自动门关闭指令；所述自动门关闭指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇关闭或持续关闭；
所述获取所述中频信号的频谱信息的步骤，具体包括：
将所述中频信号转换为数字中频信号；
将所述数字中频信号通过傅里叶变换转换为频域中频信号；
根据所述频域中频信号获取所述频谱信息；
所述频点幅值信息通过以下公式计算得到：
，/>；以及
，/>；
其中，为频点幅值信息，/>为频谱中对应频点的序号，N为傅里叶变换中采样周期的采样点数，/>为序号n的频点对应的实部信息，/>为序号n的频点对应的虚部信息；
自动门工作时一个循环中获取的发射电磁波、反射电磁波和混频调频波，来进行如下公式推导：
首先，预先设置的调频连续波的周期为T，带宽为B，若调频连续波为锯齿波，则调频连续波的斜率k的表达式为：；若调频连续波为三角波，则调频连续波的斜率k的表达式为：/>，
接着，在调频连续波由变为/>的时间段内，经历了时间t，频率变化量为：，即在t时间段内，频率变化了/>，
故得到表达式，
电磁波的传播速度为光速，所以在t时间内，电磁波传播的路程为/>，被测物的距离为电磁波传播路程的一半，故作推导：
；
其中，为光速，/>为中频信号的频率，k为调频连续波的调频斜率，
具体地，光速为已知数据，、/>以及调制波形为预先自定义设置，故调频连续波斜率k亦为已知数据，因而，基于FMCW原理，在知悉中频信号的频率/>时，即通过上述公式计算得到被测物的实际距离，
进一步地，根据公式以及公式/>，经过傅里叶变换后，序号为/>的频点/>所表示的距离信息为：/>；
其中，为频点距离信息，/>为光速，/>为频谱中相应频点的序号，/>为采样频率，k为调频连续波的调频斜率，N为采样点数；所述频点距离信息为序号为n的频点所对应的距离信息，/>表示序号为/>的频点/>的频率。
2.根据权利要求1所述的基于FMCW原理的自动门控制方法，其特征在于，所述将所述中频信号转换为数字中频信号的步骤，具体包括：
将所述中频信号作滤波及放大处理得到幅值放大后的放大中频信号；
将所述放大中频信号作模数转换处理得到所述数字中频信号。
3.根据权利要求1所述的基于FMCW原理的自动门控制方法，其特征在于，所述持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波的步骤，具体包括：
根据所述调频连续波持续获取经发射天线发射的发射电磁波；
获取发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波；
获取接收天线接收所述反射电磁波时的调频连续波，并将此时的调频连续波记为混频调频波。
4.一种基于FMCW原理的自动门控制装置，其特征在于，所述装置包括：
调频连续波获取模块，用于获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
混频调频波获取模块，用于持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
中频信号生成模块，用于将所述混频调频波与对应的所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
频谱信息获取模块，用于获取所述中频信号的频谱信息；其中，所述频谱信息包括N个频点；
幅值及距离信息获取模块，用于根据所述频谱信息获取频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
动态被测物的距离信息获取模块，用于根据所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
自动门控制模块，用于根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭；
所述根据所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息的步骤，具体包括：
提取所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息；
判断所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息是否发生变化；
若判断为是，则提取发生变化的频点幅值信息对应的频点距离信息，并记为自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
若在t3时刻，序号为1的频点的幅值为X，而在t4时刻，序号为1的频点的幅值为Y，此时序号为1的频点对应的幅值信息发生变化，则意味着此时该幅值信息对应的距离点处出现动态被测物；
所述根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭的步骤，具体包括：
判断动态被测物的距离信息是否不大于自动门预设的触发距离阈值；
若判断为是，则生成自动门打开指令；所述自动门打开指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇打开；
若判断为否，则生成自动门关闭指令；所述自动门关闭指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇关闭或持续关闭；
所述获取所述中频信号的频谱信息的步骤，具体包括：
将所述中频信号转换为数字中频信号；
将所述数字中频信号通过傅里叶变换转换为频域中频信号；
根据所述频域中频信号获取所述频谱信息；
所述频点幅值信息通过以下公式计算得到：
，/>；以及
，/>；
其中，为频点幅值信息，/>为频谱中对应频点的序号，N为傅里叶变换中采样周期的采样点数，/>为序号n的频点对应的实部信息，/>为序号n的频点对应的虚部信息；
自动门工作时一个循环中获取的发射电磁波、反射电磁波和混频调频波，来进行如下公式推导：
首先，预先设置的调频连续波的周期为T，带宽为B，若调频连续波为锯齿波，则调频连续波的斜率k的表达式为：；若调频连续波为三角波，则调频连续波的斜率k的表达式为：/>，
接着，在调频连续波由变为/>的时间段内，经历了时间t，频率变化量为：，即在t时间段内，频率变化了/>，
故得到表达式，
具体地，电磁波的传播速度为光速，所以在t时间内，电磁波传播的路程为/>，被测物的距离为电磁波传播路程的一半，故作一下推导：
；
其中，为光速，/>为中频信号的频率，k为调频连续波的调频斜率，
具体地，光速为已知数据，、/>以及调制波形为预先自定义设置，故调频连续波斜率k亦为已知数据，因而，基于FMCW原理，在知悉中频信号的频率/>时，即通过上述公式计算得到被测物的实际距离，
进一步地，根据公式以及公式/>，经过傅里叶变换后，序号为/>的频点/>所表示的距离信息为：/>；
其中，为频点距离信息，/>为光速，/>为频谱中相应频点的序号，/>为采样频率，k为调频连续波的调频斜率，N为采样点数；所述频点距离信息为序号为n的频点所对应的距离信息，/>表示序号为/>的频点/>的频率。
5.一种自动门控制系统，其特征在于，所述自动门控制系统包括依次连接的FMCW微波感应器和自动门；其中，
所述FMCW微波感应器用于获取预设的基于FMCW原理发射的调频连续波的周期和带宽；其中，所述调频连续波为按照固定频率进行调频产生的具有周期性变化的调制波形；
所述FMCW微波感应器用于持续获取经发射天线发射的发射电磁波在遇到自动门的检测区域内的被测物后反射至接收天线的反射电磁波，以及接收天线接收反射电磁波时的调频连续波并将其记为混频调频波；
所述FMCW微波感应器用于将所述混频调频波与对应的所述反射电磁波进行混频后得到中频信号；
所述FMCW微波感应器用于获取所述中频信号的频谱信息；其中，所述频谱信息包括N个频点；
所述FMCW微波感应器用于根据所述频谱信息获取频点对应的频点幅值信息和频点距离信息；其中，所述频谱信息中的每一个频点对应一个频点幅值信息和一个频点距离信息；
所述FMCW微波感应器用于根据所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
所述FMCW微波感应器用于根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭；
所述根据所述频谱信息中的频点幅值信息和频点距离信息获取自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息的步骤，具体包括：
提取所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息；
判断所述频谱信息中相同序号频点的频点幅值信息是否发生变化；
若判断为是，则提取发生变化的频点幅值信息对应的频点距离信息，并记为自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息；
若在t3时刻，序号为1的频点的幅值为X，而在t4时刻，序号为1的频点的幅值为Y，此时序号为1的频点对应的幅值信息发生变化，则意味着此时该幅值信息对应的距离点处出现动态被测物；
所述根据所述自动门的检测区域内的动态被测物的距离信息控制自动门打开或关闭的步骤，具体包括：
判断动态被测物的距离信息是否不大于自动门预设的触发距离阈值；
若判断为是，则生成自动门打开指令；所述自动门打开指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇打开；
若判断为否，则生成自动门关闭指令；所述自动门关闭指令用于发送至自动门主机，以使自动门主机控制移动门扇关闭或持续关闭；
所述获取所述中频信号的频谱信息的步骤，具体包括：
将所述中频信号转换为数字中频信号；
将所述数字中频信号通过傅里叶变换转换为频域中频信号；
根据所述频域中频信号获取所述频谱信息；
所述频点幅值信息通过以下公式计算得到：
，/>；以及
，/>；
其中，为频点幅值信息，/>为频谱中对应频点的序号，N为傅里叶变换中采样周期的采样点数，/>为序号n的频点对应的实部信息，/>为序号n的频点对应的虚部信息；
自动门工作时一个循环中获取的发射电磁波、反射电磁波和混频调频波，来进行如下公式推导：
首先，预先设置的调频连续波的周期为T，带宽为B，若调频连续波为锯齿波，则调频连续波的斜率k的表达式为：；若调频连续波为三角波，则调频连续波的斜率k的表达式为：/>，
接着，在调频连续波由变为/>的时间段内，经历了时间t，频率变化量为：，即在t时间段内，频率变化了/>，
故得到表达式，
电磁波的传播速度为光速，所以在t时间内，电磁波传播的路程为/>，被测物的距离为电磁波传播路程的一半，故作推导：
；
其中，为光速，/>为中频信号的频率，k为调频连续波的调频斜率，
具体地，光速为已知数据，、/>以及调制波形为预先自定义设置，故调频连续波斜率k亦为已知数据，因而，基于FMCW原理，在知悉中频信号的频率/>时，即通过上述公式计算得到被测物的实际距离，
进一步地，根据公式以及公式/>，经过傅里叶变换后，序号为/>的频点/>所表示的距离信息为：/>；
其中，为频点距离信息，/>为光速，/>为频谱中相应频点的序号，/>为采样频率，k为调频连续波的调频斜率，N为采样点数；所述频点距离信息为序号为n的频点所对应的距离信息，/>表示序号为/>的频点/>的频率。
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