CN112796394B - 微波感应器及智能马桶 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微波感应器及智能马桶，微波感应器设置于马桶的陶瓷体内，其包括：微波收发单元，向探测区域发送微波信号并接收至少三个方向的反射信号；信号处理单元，获取反射信号，当反射信号的功率处于目标反射功率范围时，确定障碍物为目标；根据具有上下位置关系的至少两个反射信号确定目标的俯仰角度，根据具有水平位置关系的至少两个反射信号确定目标的方位角度；根据目标的功率变化信息、俯仰角度变化信息和方位角度变化信息确定目标所执行的动作，输出与目标动作相对应的圈盖控制信号控制座圈以及盖板的开闭。本发明中的方案无需对陶瓷体进行开窗即可实现座圈及盖板的控制，避免潮感应器受到干扰还能提升马桶的美观性。

Description

微波感应器及智能马桶

技术领域

本发明属于智能坐便器技术领域，具体地，涉及一种微波感应器及智能马桶。

背景技术

智能马桶能够为使用者自动打开座圈、马桶盖，避免使用者用手直接触碰座圈、马桶盖，保证了使用卫生和清洁。实现上述圈、盖自动打开功能的核心部件是传感器。目前所用传感器一般为红外热释电传感器和ToF(Time of flight)传感器。

红外热释电传感器为被动型红外感应器，设置在马桶后半部分的上端，通过在马桶后上部与红外热释电传感器相对的位置开红外窗，热释电传感器发射的探测波够过红外窗后对使用者进行探测，当使用者在探测范围内时，可探测到人体辐射的红外线能量，根据探测到的红外线能量的变化判断使用者是否靠近，使用者靠近时即可打开马桶盖。

ToF传感器为光学型传感器，根据激光飞行时间计算目标与传感器的距离。一般是安装在马桶底部或侧面，马桶底部或侧面与ToF传感器对应的位置开激光窗口，使ToF传感器能通过激光窗口发送和接收激光信号。使用者脚部脚尽量贴近ToF传感器，并执行脚踢式动作，如果动作一次翻开马桶盖，动作两次则翻开马桶盖及座圈。

以上两种方式下，都必须在马桶的陶瓷体上开窗口，传感器本身是电子器件，卫生间内的潮气或者水雾很容易通过窗口影响到传感器的使用性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种微波感应器及智能马桶，以解决现有技术中的传感器用于智能马桶时必须在智能马桶的陶瓷本体上开窗才可以实现检测功能，而开窗情况下感应器容易受潮气或水雾影响检测性能的问题。

为此，本发明一些实施例中提供一种微波感应器，所述微波感应器设置于马桶的陶瓷体内，其包括：

微波收发单元，向探测区域发送微波信号并接收至少三个方向的反射信号，所述反射信号为所述微波信号经由所述探测区域内的障碍物反射后得到；其中的至少三个方向的反射信号不在同一平面中；

信号处理单元，获取所述微波收发单元发送的所述反射信号；当所述反射信号的功率处于目标反射功率范围时，确定所述障碍物为目标；根据具有上下位置关系的至少两个反射信号确定所述目标的俯仰角度，根据具有水平位置关系的至少两个反射信号确定所述目标的方位角度；根据所述目标的功率变化信息、俯仰角度变化信息和方位角度变化信息确定目标所执行的动作，输出与目标动作相对应的圈盖控制信号，所述圈盖控制信号用于控制座圈以及盖板的开闭。

可选地，上述的微波感应器，所述微波收发单元包括：微波收发芯片以及与其连接的发射天线、第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线具有上下位置关系，所述第二接收天线和所述第三接收天线具有水平位置关系；其中：

所述微波收发芯片经所述发射天线发射所述微波信号；所述发射天线，其辐射范围的方位角在±F1°的范围内，F1°＜90°，其辐射范围的俯仰角在±F2°范围内，F2°＜90°；

所述微波收发芯片，经所述第一接收天线接收第一反射信号，经所述第二接收天线接收第二反射信号，经所述第三接收天线接收第三反射信号。

可选地，上述的微波感应器，所述信号处理单元包括中频放大模块和处理控制模块，所述处理控制模块包括模数转换子模块、待检数据生成子模块、目标检测子模块和目标判别子模块；其中：

所述处理控制模块与所述微波收发芯片的调制输入端连接，用于控制所述微波收发芯片将所述第一反射信号、所述第二反射信号和所述第三反射信号处理为三组中频信号，每一组中频信号中均包括振幅中频信号和相位中频信号；

所述中频放大模块与所述微波收发芯片的输出端连接，用于将三组所述中频信号放大处理后得到三组复信号；

所述模数转换子模块与所述中频放大模块的输出端连接，用于将所述三组复信号转换为三组数字信号；

所述待检数据生成子模块与所述模数转换子模块的数字信号输出端连接，用于得到三组数字信号的总功率谱，所述总功率谱包括目标距离分量和目标速度分量；

所述目标检测子模块与所述中频放大模块和所述待检数据生成子模块的输出端连接，用于根据所述总功率谱得到所述障碍物是否为目标的判断结果，根据所述第一组复信号和所述第二组复信号的相位差确定所述目标的俯仰角度，根据所述第二组复信号和所述第三组复信号的相位差确定所述目标的方位角度；

所述目标判别子模块与所述目标检测子模块的输出端连接，接收所述判断结果、所述目标的俯仰角度和所述目标的方位角度，并得到所述目标的功率变化信息、俯仰角度变化信息和方位角度变化信息以得到圈盖控制信号。

可选地，上述的微波感应器，所述微波收发芯片，将所述第一反射信号与所述微波信号混频并低通滤波后得到第一组中频信号，将所述第二反射信号与所述微波信号混频并低通滤波后得到第二组中频信号，将所述第三反射信号与所述微波信号混频并低通滤波后得到第三组中频信号。

可选地，上述的微波感应器，所述待检数据生成子模块，去除三组数字信号中的直流分量后，对三组数字信号进行单个周期快速傅里叶变换得到距离维频域信号，对三组数字信号进行多个周期的快速傅里叶变换得到速度维频域信号，根据三组信号的距离维频域信号以及速度维频域信号得到二维数据矩阵的总功率谱，所述二维数据矩阵中的纵轴表示目标距离分量，横轴表示目标速度分量。

可选地，上述的微波感应器，所述目标检测子模块，选定二维数据矩阵中的待检数据，以所述二维数据矩阵中与所述待检数据相邻的数据作为保护数据，以所述二维数据矩阵中与所述保护数据相邻的数据作为参考数据，根据每一所述参考数据的功率值得到基底噪声功率值，若所述待检数据的功率值大于所述基底噪声功率值则判定所述待检数据表示有目标存在；若连续M个待检数据中有N个待检数据表示为有目标存在，则判定障碍物为目标；其中，N与M的比值大于预设阈值。

可选地，上述的微波感应器，所述目标判别子模块中执行：

若连续多个周期内的目标距离分量持续减小且始终大于抬脚距离门限，且当前周期的目标距离分量小于或等于预设触发距离，则判定目标动作为靠近马桶，输出马桶翻盖的控制信号。

可选地，上述的微波感应器，所述目标判别子模块在输出马桶翻盖的控制信号后执行：

若连续多个周期内目标距离分量先持续减小后持续增大并存在持续小于抬脚距离门限的目标距离分量、目标速度分量由负值变化为正值、目标的方位角度大于预设侧面角度门限、目标的俯仰角度先持续增大后持续减小且存在持续大于预设俯仰角度门限的俯仰角度，则判定目标动作为抬脚，输出马桶翻圈的控制信号。

可选地，上述的微波感应器，所述目标判别子模块在输出马桶翻圈的控制信号后执行：

若连续多个周期内的目标距离分量持续增大且始终大于抬脚距离门限，且当前周期的目标距离分量大于或等于预设触发距离，则判定目标动作为使用后远离马桶，输出关圈及关盖的控制信号。

本发明一些实施例中提供一种智能马桶，包括主板控制器和以上任一项所述的微波感应器，所述微波感应器设置于所述智能马桶的陶瓷体内部并处于靠近使用者行走区域的一侧，所述微波感应器与地面之间的高度大于预设高度值；所述微波感应器将圈盖控制信号发送至所述主板控制器；所述主板控制器根据所述圈盖控制信号控制座圈和/或盖板。

本发明提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：微波感应器设置于马桶的陶瓷体内部，无需对陶瓷体进行开窗，微波能够穿透陶瓷实现微波信号的收发，通过利用至少三个方向上的反射信号对使用者的如厕需求进行检验能够准确控制马桶座圈和盖板的开闭，既能够避免潮气或水雾对微波感应器产生影响也能够保证马桶的美观性。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述微波感应器设置于马桶陶瓷体内的安装结构示意图；

图2为本发明一个实施例所述微波感应器的结构框图；

图3为本发明一个实施例所述微波感应器对探测区域内目标的俯仰角探测原理示意图；

图4为本发明一个实施例所述微波感应器对探测区域内目标的方位角探测原理示意图；

图5为本发明一个实施例所述微波收发单元的结构框图；

图6为本发明一个实施例所述信号处理单元的结构框图；

图7为本发明一个实施例所述对数字信号进行傅里叶变换的示意图；

图8为本发明一个实施例所述功率谱获得方式示意图；

图9为本发明一个实施例所述目标判断步骤的示意图；

图10为本发明一个实施例所述微博感应器工作流程示意图；

图11为本发明一个实施例所述目标动作判断方法示意图；

图12为本发明一个实施例所述目标抬脚时俯仰角变化示意图；

图13为本发明一个实施例所述目标抬脚时方位角变化示意图；

图14为本发明一个实施例所述智能马桶的控制原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

本实施例提供一种微波感应器，结合图1至图4所示，所述微波感应器100设置于马桶的陶瓷体200内。所述微波感应器100包括微波收发单元101和信号处理单元102，微波收发单元101向探测区域发送微波信号M并接收至少三个方向的反射信号f1、f2和f3，所述反射信号为所述微波信号M经由所述探测区域300内的障碍物反射后得到；其中的至少三个方向的反射信号不在同一平面中，探测区域300所在方向为马桶的前向；信号处理单元102获取所述微波收发单元101发送的所述反射信号；当所述反射信号的功率处于目标反射功率范围时，确定所述障碍物为目标；根据具有上下位置关系的至少两个反射信号f1和f2确定所述目标的俯仰角度，根据具有水平位置关系的至少两个反射信号f2和f3确定所述目标的方位角度；根据所述目标的功率变化信息、俯仰角度变化信息和方位角度变化信息确定目标所执行的动作，输出与目标动作相对应的圈盖控制信号，所述圈盖控制信号用于控制座圈202以及盖板201的开闭。具体地，可以若通过不同占空比的方波信号对应不同的圈盖动作信号，将圈盖控制信号发送至马桶的主板控制器，主板控制器即可对座圈和盖板进行控制。

参考图3和图4，由于选择了至少三个方向上的微波反射信号，其必然有至少两个反射信号具有上下位置关系且至少有两个反射信号具有左右位置关系(即水平位置关系)，上下位置关系的反射信号用于确定目标的俯仰角，左右位置关系的反射信号用于确定目标的方位角。而在卫生间环境中，为了能够确保对目标检测的准确性，需要能够对反射信号的功率值进行判断，如果反射信号的功率值很小即强度很弱则可以判定为噪声，只有当反射信号的功率值达到一定强度时才会认为确实是有目标对微波信号反射后得到。目标反射功率范围可以在马桶出厂之前通过标定方式得到，经过大量的标定试验确定目标反射功率范围后将其存储在信号处理单元102中。

上述方案中，微波感应器100设置于马桶的陶瓷体200内部，无需对陶瓷体200进行开窗，微波能够穿透陶瓷体200实现微波信号的收发，通过利用至少三个方向上的反射信号对使用者的如厕需求进行检验能够准确控制马桶座圈202和盖板201的开闭，既能够避免潮气或水雾对微波感应器产生影响也能够保证马桶的美观性。同时，微波感应器与红外传感器相比不会受光照影响，具有更高的稳定性，与ToF传感器相比具有更大的作用范围。微波感应器100选择采用调频连续波测距方式的传感器，其波长满足能够穿透陶瓷体的波长范围。

进一步地，如图5所示，以下方案以三个方向反射信号为例进行说明。其中的所述微波收发单元101包括：微波收发芯片1011以及与其连接的发射天线1012、第一接收天线1013、第二接收天线1014和第三接收天线1015，所述第一接收天线1013和所述第二接收天线1014具有上下位置关系，所述第二接收天线1014和所述第三接收天线1015具有水平位置关系；所述微波收发芯片1011经所述发射天线1012发射所述微波信号；所述发射天线1012的辐射范围的方位角在±F1°的范围内，F1°＜90°，优选方位角在±60°的范围内；所述发射天线1012的辐射范围的俯仰角在±F2°范围内，F2°＜90°，优选俯仰角在±45°的范围内，该范围可以覆盖到人体腰部以下的探测；其中，以发射天线1012发射面的法线所在的平面确定方位角0°方向和俯仰角0°方向。其中的发射天线和三个接收天线可以布置在四边形的四个角点处，所述微波收发芯片1011，经所述第一接收天线1013接收第一反射信号f1，经所述第二接收天线1014接收第二反射信号f2，经所述第三接收天线1015接收第三反射信号f3。其中，第一接收天线1013和第二接收天线1014能够对探测区域300内的目标的俯仰角进行检测，第二接收天线1014和第三接收天线1015能够对探测区域300内的目标的方位角进行检测。微波收发芯片1011能够确定微波发射的时间以及微波反射回来的时间，根据时间差和微波的频率就能够确定出目标所在位置，利用上下位置关系的两个反射信号确定目标中上下两个边界位置点从而确定俯仰角，利用左右位置关系的两个反射信号确定目标中左右两个边界点从而确定方位角。

进一步地，如图6所示，所述信号处理单元102包括中频放大模块1021和处理控制模块1022，所述处理控制模块1022包括模数转换子模块221、待检数据生成子模块222、目标检测子模块223和目标判别子模块224；其中：

所述处理控制模块1022与所述微波收发芯片1011的调制输入端连接，用于控制所述微波收发芯片1011将所述第一反射信号f1、所述第二反射信号f2和所述第三反射信号f3处理为三组中频信号。微波收发芯片1011接收处理控制模块1022的调制波形，产生相应的调频连续射频波形作为微波信号，接收到三个接收天线返回的射频回波信号的反射信号后，将之与发射信号混频，并通过射频低通滤波器得到三路回波的I、Q中频信号，即振幅中频信号和相位中频信号。也即，将所述第一反射信号f1与所述微波信号M混频并低通滤波后得到第一组中频信号，将所述第二反射信号f2与所述微波信号M混频并低通滤波后得到第二组中频信号，将所述第三反射信号f3与所述微波信号M混频并低通滤波后得到第三组中频信号。

所述中频放大模块1021与所述微波收发芯片1011的输出端连接，用于将三组所述中频信号放大处理后得到三组复信号，如图所示，三组复信号共六路信号。所述中频放大模块1021为6通道同步放大电路，对三路I、Q中频信号分别进行带通放大得到三组放大后的复信号。

所述模数转换子模块221与所述中频放大模块1021的输出端连接，用于将所述三组复信号转换为三组数字信号，所述模数转换子模块221对三路I、Q复信号共六路中频信号进行模数转换得到三组数字信号。

所述待检数据生成子模块222与所述模数转换子模块221的数字信号输出端连接，用于得到三组数字信号的总功率谱，所述总功率谱包括目标距离分量和目标速度分量。具体地，如图7至图10所示，所述待检数据生成子模块222，去除三组数字信号中的直流分量后，对三组数字信号进行单个周期快速傅里叶变换得到距离维频域信号，对三组数字信号进行多个周期的快速傅里叶变换得到速度维频域信号，根据三组信号的距离维频域信号以及速度维频域信号得到二维数据矩阵的总功率谱，所述二维数据矩阵中的纵轴(Y轴)表示目标距离分量，横轴(X轴)为多普勒单元，表示目标速度分量，以Z轴用于表示功率值。其中功率值用于表示反射信号的强度，根据反射信号的强度能够确定探测区域内是否确实有目标存在。如图9所示，所述目标检测子模块223通过如下方式确定探测区域内是否有目标：选定二维数据矩阵中的待检数据，以所述二维数据矩阵中与所述待检数据相邻的数据作为保护数据，以所述二维数据矩阵中与所述保护数据相邻的数据作为参考数据。将参考数据按照功率值从大到小的顺序依次排列，根据每一所述参考数据的功率值得到基底噪声功率值，具体地可以求取参考数据功率值的平均值，之后采用功率平均值与设定的门限比例的乘积得到的结果作为基底噪声功率值，若所述待检数据的功率值大于所述基底噪声功率值则判定所述待检数据表示有目标存在。优选地，为了避免由于干扰导致的误判，可以选择M个待检数据进行连续判断，若连续M个待检数据中有N个待检数据表示为有目标存在，则判定障碍物为目标；其中，N与M的比值大于预设阈值，预设阈值可以选择60％、70％等，也即用M作为的窗滑窗判断，当M个待检数据中有N个有效值，则判定目标存在，其距离、速度和方位角、俯仰角均有效，则可以判断当前待检数据对应于目标存在的判定结果。

所述目标检测子模块223与所述中频放大模块1021和所述待检数据生成子模块222的输出端连接，用于根据所述总功率谱得到所述障碍物是否为目标的判断结果，根据所述第一组复信号和所述第二组复信号的相位差确定所述目标的俯仰角度，根据所述第二组复信号和所述第三组复信号的相位差确定所述目标的方位角度；所述目标判别子模块224与所述目标检测子模块223的输出端连接，接收所述判断结果、所述目标的俯仰角度和所述目标的方位角度，并得到所述目标的功率变化信息、俯仰角度变化信息和方位角度变化信息以得到圈盖控制信号。也即，当判定目标存在时，在对应的两路复信号中取对应位置的I、Q复信号计算其相位差，进而获得目标相对于天线法线的角度偏差已得到俯仰角和方位角。

在以上方案中，其中，对于距离判断、速度判断和角度判断的过程可以参考现有微波或雷达检测技术中的方法实现，在判断目标动作时，结合目标距离分量、目标速度分量、目标方位角和目标俯仰角四个分量的判断结果来确定，参考图11，将其分为四个步骤的判断过程：马桶翻盖-马桶翻圈-使用中-马桶关圈、关盖。对应地，圈盖控制信号分别输出为翻盖控制信号、翻圈控制信号、无信号、关圈和关盖控制信号。其中：

(1)判断目标是否靠近马桶

若目标判别子模块224判断连续多个周期内的目标距离分量持续减小且始终大于抬脚距离门限且当前周期的目标距离分量小于或等于预设触发距离，则判定目标动作为靠近马桶，输出马桶翻盖的控制信号。如果在连续的多个周期内，目标距离分量越来越小则说明目标正在靠近马桶，而当目标距离分量达到预设触发距离时即可执行开盖操作，其中预设触发距离可以根据实际情况进行设定，例如设定为远档触发距离或者中档触发距离或者近档触发距离，其可以根据马桶安装空间的大小确定选择哪一档位的触发距离。另外，为了能够进一步确保检测结果的准确性，在判断是否执行马桶开盖操作时还可以同时判断：目标速度分量始终为负值、目标的方位角度小于预设侧面角度门限且持续减小、目标的俯仰角度大于预设俯仰角度门限且持续减小。也即，人体越来越靠近马桶时，也会越来越靠近感应器，根据速度计算方式：V＝S/t，此时S为越来越小即为负值，所以当目标逐渐靠近微波感应器100时，认为目标速度为负值。另外，一般情况下，目标都需要从马桶侧面移动至马桶正前方并逐渐向马桶靠近的，所以目标首先在微波感应器100的侧面，之后会移动到微波感应器100的正面，即目标方位角会由大到小的变化，而由于微波感应器100在设置时具有一定的倾斜角度，因此在目标向靠近马桶的方向移动时，微波感应器100探测到的目标方位角会出现降低的趋势。上述判断过程中，预设侧面角度门限中，侧面是指检测是否抬脚以控制马桶翻开座圈的一侧。通过上述多个参数的分析判断，得出需要控制马桶翻盖的结论会更加准确。

(2)判断目标是否抬脚

结合图11、图12和图13，所述目标判别子模块224在输出马桶翻盖的控制信号后执行：若连续多个周期内目标距离分量先持续减小后持续增大并存在持续小于抬脚距离门限的目标距离分量、目标速度分量由负值增加至正值且负值阶段持续减小而正值阶段持续增大、目标的方位角度大于预设侧面角度门限、目标的俯仰角度先持续增大后持续减小且存在持续大于预设俯仰角度门限的俯仰角度，则判定目标动作为抬脚，输出马桶翻圈的控制信号。目标抬脚靠近感应器，收脚时候会远离感应器，因此目标距离分量会出现先减小后增大的趋势。如第(1)点中所提出的，抬脚靠近感应器时，由于距离越来越小所以速度为负，收脚远离感应器时距离越来越大所以速度为正，因此抬脚过程中会检测到目标速度分量由负转换为正。在抬脚过程中，目标在方位上并没有大幅度移动，所以目标方位角会有小幅度只有小幅度的变化，而目标俯仰角的变化较大，因为脚部向上会使感应器检测到俯仰角增大而收脚过程中脚部向下会使感应器检测到俯仰角减小。基于上述四个参数的检测结果，均满足判断条件后，即可判定目标执行抬脚动作，从而应输出马桶翻圈控制信号。

(3)马桶使用中

当控制马桶翻圈之后，可以判断马桶进入使用状态，此时可以不必在继续检测目标距离分量、目标速度分量、目标方位角和目标俯仰角。

(4)判断目标是否使用后远离

所述目标判别子模块在输出马桶翻圈的控制信号后执行：若连续多个周期内的目标距离分量持续增大且始终大于抬脚距离门限，且当前周期的目标距离分量大于或等于预设触发距离，则判定目标动作为使用后远离马桶，输出关圈及关盖的控制信号。也即在控制马桶打开座圈、打开马桶盖之后，能够确定马桶进入使用状态，之后在连续周期内判断目标距离分量越来越大，则说明目标已经远离，可以关闭马桶盖和座圈，则输出关圈及关盖的控制信号。另外，除了判断目标距离分量之外，还可以同时判断：目标速度分量始终为正值且持续增加、目标的方位角度小于预设侧面角度门限且持续增加、目标的俯仰角度大于预设俯仰角度门限且持续增大。也就是说，判断四组信号是否同时具有与第(1)点中相反的判断结果，若是则可以判断目标是使用完成后离开，则可以关闭座圈和盖板。

另外，可以理解，以上方案中，当没有检测到目标抬脚动作时，上述过程中即变为：马桶翻盖-使用中-关盖，判断方式与上述过程相同，在此不再重复介绍。

本发明一些实施例中还提供一种智能马桶，如图14所示，包括主板控制器400以及以上任一实施例方案中所述的微波感应器100，如图1中所示的感应安装方式，所述微波感应器100设置于所述智能马桶的陶瓷体200内部并处于靠近使用者行走区域的一侧，所述微波感应器100与地面之间的高度大于预设高度值。其中，预设高度阈值的设定是为了避免有小动物经过时，发生误触发的情况，预设高度阈值可以在10-20cm的范围内选择。

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范围。

Claims (10)

1.一种微波感应器，其特征在于，所述微波感应器设置于马桶的陶瓷体内，其包括：

微波收发单元，向探测区域发送微波信号并接收至少三个方向的反射信号，所述反射信号为所述微波信号经由所述探测区域内的障碍物反射后得到；其中的至少三个方向的反射信号不在同一平面中；

信号处理单元，获取所述微波收发单元发送的所述反射信号；当所述反射信号的功率处于目标反射功率范围时，确定所述障碍物为目标；根据具有上下位置关系的至少两个反射信号确定所述目标的俯仰角度，根据具有水平位置关系的至少两个反射信号确定所述目标的方位角度；根据所述目标的功率变化信息、俯仰角度变化信息和方位角度变化信息确定目标所执行的动作，输出与目标动作相对应的圈盖控制信号，所述圈盖控制信号用于控制座圈以及盖板的开闭；

所述目标执行的动作为靠近马桶时，所述圈盖控制信号用于控制所述盖板打开；所述目标执行的动作为抬脚时，所述圈盖控制信号用于控制所述座圈打开；所述目标执行的动作为使用后远离马桶时，所述圈盖控制信号用于控制所述座圈和所述盖板关闭。

2.根据权利要求1所述的微波感应器，其特征在于，所述微波收发单元包括：微波收发芯片以及与其连接的发射天线、第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线具有上下位置关系，所述第二接收天线和所述第三接收天线具有水平位置关系；其中：

所述微波收发芯片经所述发射天线发射所述微波信号；所述发射天线，其辐射范围的方位角在±F1°的范围内，F1°＜90°，其辐射范围的俯仰角在±F2°范围内，F2°＜90°；

所述微波收发芯片，经所述第一接收天线接收第一反射信号，经所述第二接收天线接收第二反射信号，经所述第三接收天线接收第三反射信号。

3.根据权利要求2所述的微波感应器，其特征在于，所述信号处理单元包括中频放大模块和处理控制模块，所述处理控制模块包括模数转换子模块、待检数据生成子模块、目标检测子模块和目标判别子模块；其中：

所述处理控制模块与所述微波收发芯片的调制输入端连接，用于控制所述微波收发芯片将所述第一反射信号、所述第二反射信号和所述第三反射信号处理为三组中频信号，每一组中频信号中均包括振幅中频信号和相位中频信号；

所述中频放大模块与所述微波收发芯片的输出端连接，用于将三组所述中频信号放大处理后得到三组复信号；

所述模数转换子模块与所述中频放大模块的输出端连接，用于将所述三组复信号转换为三组数字信号；

所述待检数据生成子模块与所述模数转换子模块的数字信号输出端连接，用于得到三组数字信号的总功率谱，所述总功率谱包括目标距离分量和目标速度分量；

所述目标检测子模块与所述中频放大模块和所述待检数据生成子模块的输出端连接，用于根据所述总功率谱得到所述障碍物是否为目标的判断结果，根据第一组复信号和第二组复信号的相位差确定所述目标的俯仰角度，根据第二组复信号和第三组复信号的相位差确定所述目标的方位角度；

所述目标判别子模块与所述目标检测子模块的输出端连接，接收所述判断结果、所述目标的俯仰角度和所述目标的方位角度，并得到所述目标的功率变化信息、俯仰角度变化信息和方位角度变化信息以得到圈盖控制信号。

4.根据权利要求3所述的微波感应器，其特征在于：

所述微波收发芯片，将所述第一反射信号与所述微波信号混频并低通滤波后得到第一组中频信号，将所述第二反射信号与所述微波信号混频并低通滤波后得到第二组中频信号，将所述第三反射信号与所述微波信号混频并低通滤波后得到第三组中频信号。

5.根据权利要求3所述的微波感应器，其特征在于：

所述待检数据生成子模块，去除三组数字信号中的直流分量后，对三组数字信号进行单个周期快速傅里叶变换得到距离维频域信号，对三组数字信号进行多个周期的快速傅里叶变换得到速度维频域信号，根据三组信号的距离维频域信号以及速度维频域信号得到二维数据矩阵的总功率谱，所述二维数据矩阵中的纵轴表示目标距离分量，横轴表示目标速度分量。

6.根据权利要求5所述的微波感应器，其特征在于：

所述目标检测子模块，选定二维数据矩阵中的待检数据，以所述二维数据矩阵中与所述待检数据相邻的数据作为保护数据，以所述二维数据矩阵中与所述保护数据相邻的数据作为参考数据，根据每一所述参考数据的功率值得到基底噪声功率值，若所述待检数据的功率值大于所述基底噪声功率值则判定所述待检数据表示有目标存在；若连续M个待检数据中有N个待检数据表示为有目标存在，则判定障碍物为目标；其中，N与M的比值大于预设阈值。

7.根据权利要求3-6任一项所述的微波感应器，其特征在于，所述目标判别子模块中执行：

若连续多个周期内的目标距离分量持续减小且始终大于抬脚距离门限，且当前周期的目标距离分量小于或等于预设触发距离，则判定目标动作为靠近马桶，输出马桶翻盖的控制信号。

8.根据权利要求7所述的微波感应器，其特征在于，所述目标判别子模块在输出马桶翻盖的控制信号后执行：

若连续多个周期内目标距离分量先持续减小后持续增大并存在持续小于抬脚距离门限的目标距离分量、目标速度分量由负值变化为正值、目标的方位角度大于预设侧面角度门限、目标的俯仰角度先持续增大后持续减小且存在持续大于预设俯仰角度门限的俯仰角度，则判定目标动作为抬脚，输出马桶翻圈的控制信号。

9.根据权利要求8所述的微波感应器，其特征在于，所述目标判别子模块在输出马桶翻圈的控制信号后执行：

若连续多个周期内的目标距离分量持续增大且始终大于抬脚距离门限，且当前周期的目标距离分量大于或等于预设触发距离，则判定目标动作为使用后远离马桶，输出关圈及关盖的控制信号。

10.一种智能马桶，其特征在于，包括主板控制器和权利要求1-9任一项所述的微波感应器，所述微波感应器设置于所述智能马桶的陶瓷体内部并处于靠近使用者行走区域的一侧，所述微波感应器与地面之间的高度大于预设高度值；所述微波感应器将圈盖控制信号发送至所述主板控制器；所述主板控制器根据所述圈盖控制信号控制座圈和/或盖板。

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