CN114072693A - 用于检测房间占用的双模系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测系统。先前,占用传感器并不充分检测到久坐不动的人的存在。本发明的实施例使用改进占用检测系统的准确性和功耗的方法和系统。实施例可以提供双模系统,该双模系统包括具有低功耗的无源红外传感器和具有较高功耗的基于雷达的传感器,该基于雷达的传感器仅在系统利用该无源传感器确定房间被占用并且在阈值持续时间之后没有检测到新的移动时才被供电。
Description
技术领域
本文的实施例总体上涉及检测系统,并且更具体地涉及用于检测房间占用的双模系统。
背景技术
常用的占用传感器并不充分检测到久坐不动的人(例如正在阅读或打字的人)的存在。这种误检测会导致当房间被占用时,灯和HVAC开关系统关闭。人们不得不挥手和站立,来让系统确认他们的存在,并且重新打开系统。由于这种烦恼,用户往往要么禁用占用传感器,要么以非常长的时间延迟来使用它们。因此,与利用更准确的占用传感器所能达到的节能效果相比,节能效果较差。
一些系统使用基于雷达的传感器。然而,独立的雷达系统过于耗电,当房间占用检测器由电池供电时,这可能是不切实际的。正如可以预期的那样,电池寿命很短,并且可能需要频繁更换电池。
发明内容
在本主题技术的一个方面,披露了一种用于检测房间占用的系统。该系统包括:红外传感器;基于雷达的传感器;以及连接到该红外传感器并连接到该基于雷达的传感器的处理器,其中,该处理器被配置为:从该红外传感器接收检测到该房间中的移动的信号;确定自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来是否经过了阈值持续时间;基于自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来已经经过了该阈值持续时间,触发该基于雷达的传感器的运行;以及确定该基于雷达的传感器是否检测到该房间中的人的存在。
在另一个方面中,披露了一种检测房间占用的方法。该方法包括:由处理器从红外传感器接收检测到该房间中的移动的信号;由该处理器确定自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来是否经过了阈值持续时间;由该处理器自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来已经经过了该阈值持续时间,触发该基于雷达的传感器的运行;以及由该处理器确定该基于雷达的传感器是否检测到该房间中的人的存在。
附图说明
以下参照附图详细描述本发明的一些实施例,其中相同的数字表示图中的对应部分。
图1是根据本主题技术的实施例的用于操作用于检测房间占用的双模系统的方法的流程图。
图2是根据本主题技术的实施例的用于检测房间占用的双模系统的框图。
图3是根据本主题技术的另一个实施例的用于使用片上系统架构来检测房间占用的双模系统的框图。
图4是根据本主题技术的实施例的用于检测房间占用的方法的流程图。
图5是根据本主题技术的另一个实施例的用于检测房间占用的方法的流程图。
图6是根据本主题技术的另一个实施例的用于检测房间占用的方法的流程图。
具体实施方式
概括地说,本主题技术的实施例提高了占用检测的准确性,同时为给占用检测系统供电提供了成本有效的能量使用。总体上,本主题技术使用双模系统,该双模系统使用低能耗检测器,直到条件保证使用更高能耗的检测器来验证占用或未占用为止。在示例性实施例中,该系统包括红外传感器和基于雷达的传感器。红外传感器比基于雷达的检测器消耗更少的电力来运行。图1示出了根据示例性实施例的用于检测房间占用的过程。红外传感器可以是默认的检测元件,并且可以运行直到例如红外传感器在阈值持续时间(T1)内没有检测到房间中的移动为止。响应于红外传感器没有检测到房间中人的存在,可以触发基于雷达的传感器打开。如果基于雷达的传感器确认房间没有记录移动,则系统可以确认房间是空的。处于空状态的房间可能会关闭与房间连接的资源(例如,灯、暖气/空调等)。在空状态下,红外传感器可以运行,并且如果红外传感器检测到运动,则系统可以确定房间被占用,并且可以假设房间保持被占用,直到红外传感器在阈值持续时间内没有再次记录移动,并且基于雷达的传感器确认房间是否为空。
在下面的描述中,实施例可以确定房间中的人是表现出剧烈或大的运动,还是久坐不动(即便存在的话)。剧烈或大的运动可以指代身体移动,包括全身移动(例如,四处走动)、肢体移动(例如,挥动手臂、举起双手、伸展身体)。久坐不动或静止的人可以指代坐着或站着的人,并且其可检测的运动主要是呼吸,而没有剧烈或大的运动活动。久坐不动的活动可以包括短程活动(例如,说话、打字、头部移动、手指移动等)。
现在参考图2,示出了根据示例性实施例的用于检测房间占用的双模系统。在一些实施例中,红外运动传感器可以是无源的,因此其消耗较少电力。在下面的描述中,红外传感器可以被称为PIR传感器(无源红外),然而,将理解的是,在一些实施例中,可以使用其他红外传感器、其他无源传感器或其他低功耗传感器。在一些实施例中,系统可以附属于房间的操作元件。系统可以具有其自己的电源,例如,电池。系统可以包括连接到红外传感器和基于雷达的传感器的处理器(例如,微控制器(MCU))。在一些实施例中,处理器可以位于片上系统模块(SOC)(参见图3)上,该片上系统模块可以提供用于控制检测系统的方便的小封装。在其他实施例中,处理器是更大计算设备的一部分。
基于雷达的传感器可以是可以感测呼吸运动的连续波多普勒类型的。多普勒雷达传感器可以如下操作:在一些实施例中,可以使用单端雷达,而在其他实施例中,可以使用正交雷达。系统可以将与房间中的运动有关的信号相移数字化。在一些实施例中,信号调节电路系统过滤该数据以隔离生理信号(呼吸、心跳)及其前几个谐波所在的频率范围。在其他实施例中,信号调节执行抗混叠滤波和/或去除DC偏移。在一些实施例中,可以使用这两种类型的信号调节(隔离频率范围和抗混叠)。这些经调节的信号被数字化并且被用于分析。
一般来说,基于雷达的传感器可以运行持续特定时间量,并且然后可以被停用,直到系统指示它应该再次通电。当在PIR检测器已经感测到运动之后过去一定时间时,多普勒雷达传感器可以用于确定房间是否为空,或者是否被静止的人占用。
一旦确认了静止的人的存在,系统就可以假设房间继续被久坐不动的人占用,直到PIR检测到大的运动。一旦基于雷达的传感器确认房间是空的,系统就可以假设房间保持为空,直到PIR传感器检测到大的运动。利用例如人进出房间需要大的运动的假设,可以最低限度地使用基于雷达的传感器。因为基于雷达的传感器比PIR传感器消耗更多的电力,所以最小化基于雷达的传感器的使用频率有助于降低系统的功耗,使得电池运行是有可能的。
现在参考图4,示出了根据示例性实施例的检测房间占用的方法。总体上,该方法确定被监视的房间是处于占用状态还是空状态。红外传感器可以持续运行来检查运动。在红外传感器检测到运动之前,房间可以被认为是空的。一旦检测到移动,该过程可以假设有人在房间中。该过程可以继续检查红外传感器所检测到的运动。如果在检测到前一次(最近的)移动之后的阈值时间(其可以是可调设置)(T1)内没有检测到运动,则该过程可以触发基于雷达的传感器的激活。如果基于雷达的传感器没有检测到移动,则该过程可以发出房间为空的信号。基于雷达的传感器可以被关闭,并且该方法可以恢复监测来自红外传感器的信号。如果基于雷达的传感器检测到移动,房间可以被标记为占用。在一些实施例中,当房间被占用时,可以关闭基于雷达的传感器,并且该方法可以在再次利用基于雷达的传感器进行检查之前,恢复使用红外传感器来检测房间中的剧烈运动。
如将理解的,基于雷达的传感器可以以更高的功耗为代价检测更细微的移动,诸如当人们在房间中久坐不动时的呼吸。现在参考图5,示出了根据另一个实施例的用于检测房间占用的方法。图5中的方法类似于图4中的方法,区别在于,在基于雷达的传感器检测到占用者之后,系统周期性地使用基于雷达的传感器来确认房间仍然被久坐不动的占用者占用。
在该方法中,如果从PIR传感器最后一次感测到运动以来已经有至少T1分钟,则如果基于雷达的传感器从那时起已经被激活并且没有感测到任何占用者,则房间可以被标记为空。在空状态下,只有PIR传感器处于活动状态,并且其他部件可以处于低功率“睡眠模式”以降低功耗(例如,如图6所示)。如果PIR传感器检测到运动,则状态变为“占用-PIR”。否则,该状态保持为“空”。
在占用-PIR状态下,PIR传感器已经在上一个时段T1内感测到运动。当PIR感测到运动时,处理器激活来记录运动,并且启动T1上的时钟。每次PIR传感器检测到运动时,T1上的时钟就可以复位。当从PIR传感器最后一次检测到运动起经过了时间T1时,激活雷达传感器。如果基于雷达的传感器检测到人的存在,状态变为“占用-雷达”。如果基于雷达的传感器没有检测到人的存在,状态变为“空”。
在占用-雷达状态下,从PIR传感器感测到运动以来已有至少T1分钟,并且最后一次基于雷达的传感器测量指示人的存在。在这种状态下,PIR传感器可以保持活动状态。如果PIR传感器检测到运动,则状态返回到占用-PIR状态。在一些实施例中,当处于占用-雷达状态时,如果在雷达检测到占用者之后的T2分钟内PIR传感器没有检测到运动,基于雷达的传感器再次被激活以确认久坐不动的人的存在。(T2>T1)如果基于雷达的传感器检测到存在,该方法可以保持处于这种状态,并且T2的计时器复位。如果基于雷达的传感器没有检测到运动,则状态可以变为空。在其他实施例中,如果基于雷达的传感器没有检测到运动,则它可以重复测量,并且如果两次测量都没有检测到人的存在,则状态可以变为空。
当基于雷达的传感器被激活时,其可以运行长达时段T3,在该时段中可以检测到多个呼吸周期。在一些实施例中,T3可以是30秒。在一些实施例中,T3可以是一分钟。在一些实施例中,T3可以是15秒。可以选择间隔T3来优化功耗与检测准确度。
现在参考图6,展示了处理器的状态机的实施例。当状态为空时,处理器处于“睡眠模式”,等待来自PIR传感器的输入。“睡眠模式”下的电流消耗非常低,例如为0.4uA。
当系统进入占用状态时,可以经由通信/控制电路系统来传输占用的指示。当系统进入空状态时,可以经由通信/控制电路系统来传输空置的指示。在一些实施例中,在跟与其通信的单元进行的“握手”中没有状态改变的情况下,状态被周期性地发送。
当PIR传感器检测到运动并且唤醒处理器时,处理器经由WiFi传送新的“占用”状态,并且通信过程中的功耗可以变为20mA,但是通信只需要大约1秒。
在通信之后,处理器可以移动到“监视”状态中。任务调度程序处于活动状态。处理器可以对来自PIR传感器的最近的运动指示以来经过的时间进行计时。“监视”模式下的电流消耗为例如1.3uA。在所描述的实施例中,该状态从最近的PIR信号开始持续5分钟。
在从最近的PIR信号开始经过5分钟之后,系统可以进入“PIR空置”状态。雷达和信号处理可以被激活,并且电流消耗为大约20mA。在该实施例中,该状态持续20秒。处理器分析雷达信号,并且如果检测到呼吸,在状态返回到“监视”状态。如果没有检测到呼吸,则状态返回到“空”状态,并且传送状态的改变。
在一些实施例中,对系统进行控制的计算设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般上下文中操作上述过程。计算设备可以典型地包括各种各样的计算机系统可读介质。这种介质可以从可由计算设备访问的任何可用介质中选择,包括非暂态介质、易失性介质和非易失性介质、可移除介质和不可移除介质。系统存储器可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓存存储器。可以提供存储系统,以用于对不可移除、非易失性磁介质设备进行读取和写入。系统存储器可以包括至少一个程序产品,该至少一个程序产品具有被配置为执行本发明实施例的功能的一组(例如,至少一个)程序模块。具有一组(至少一个)程序模块的程序产品/实用程序可以存储在系统存储器中。程序模块通常执行如上所述的本发明实施例的功能和/或方法。
如将由本领域的技术人员理解的,所公开的本发明的各方面可以实施为一种系统、方法或过程、或计算机程序产品。相应地,所公开的本发明的各个方面可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)、或者结合软件和硬件方面“系统”的实施例的形式。此外,所公开的本发明的各方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式,该计算机可读介质具有在其上实施的计算机可读程序代码。
所公开的本发明的各方面在上文参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的框图进行描述。应当理解的是,框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实施。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理单元,或其他可编程数据处理装置以产生机器,从而使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置来执行的指令创建用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能的手段。
本领域的普通技术人员可以认识到多种设计构型有可能享受到本发明系统的功能性利益。因而,鉴于本发明的实施例的构型和布置的多样性,本发明的范围是通过以下权利要求书的广度来反映的而不是通过以上所述实施例而变窄。
工业实用性
所公开的本发明的实施例可以用于检测房间占用。
Claims (10)
1.一种用于检测房间占用的系统,该系统包括:
红外传感器;
基于雷达的传感器;以及
连接到该红外传感器并连接到该基于雷达的传感器的处理器,其中,该处理器被配置为:
从该红外传感器接收检测到该房间中的移动的信号;
确定自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来是否经过了阈值持续时间;
基于自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来已经经过了该阈值持续时间,触发该基于雷达的传感器的运行;以及
确定该基于雷达的传感器是否检测到该房间中的人的存在。
2.如权利要求1所述的系统,其中,该处理器进一步被配置为在自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来已经经过该阈值持续时间之后通过该基于雷达的传感器确认房间为空。
3.如权利要求2所述的系统,其中,该处理器进一步被配置为基于该房间为空的确认来控制连接到该房间的环境负载进行操作。
4.如权利要求1所述的系统,其中,该处理器进一步被配置为当该房间处于如由基于雷达的传感器所确定的占用状态时,去激活该基于雷达的传感器。
5.如权利要求4所述的系统,其中,该处理器进一步被配置为当该红外传感器感测到大的运动并且然后在第二阈值持续时间之后没有检测到人在该房间中的存在时,重新激活该基于雷达的传感器。
6.一种用于检测房间占用的方法,该方法包括:
由处理器从红外传感器接收检测到该房间中的移动的信号;
由该处理器确定自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来是否经过了阈值持续时间;
由该处理器自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来已经经过了该阈值持续时间,触发该基于雷达的传感器的运行;以及
由该处理器确定该基于雷达的传感器是否检测到该房间中的人的存在。
7.如权利要求6所述的方法,进一步包括在自从该红外传感器接收到检测到该房间中的移动的最近信号以来已经经过该阈值持续时间之后,通过该基于雷达的传感器确认房间为空。
8.如权利要求7所述的方法,由该处理器基于该房间为空的确认来控制连接到该房间的环境负载进行操作。
9.如权利要求6所述的方法,进一步包括当该房间处于如由基于雷达的传感器所确定的占用状态时,由该处理器去激活该基于雷达的传感器。
10.如权利要求9所述的方法,进一步包括当该红外传感器感测到大的运动并且然后在第二阈值持续时间之后没有检测到人在该房间中的存在时,重新激活该基于雷达的传感器。
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