CN116027302A - 具有掩蔽检测的运动检测器 - Google Patents

Abstract

一种用于安全系统的运动检测器（1）包括主感测系统和辅助感测系统，该主感测系统包括PIR传感器（5），该PIR传感器（5）被配置成检测受监测环境（2）内的人的移动，该辅助感测系统包括第一发射器（7）、第二发射器（8）和接收器（9），该辅助感测系统被配置成检测主感测系统的掩蔽。使用第一发射器（7）和接收器（9）、基于发射到受监测环境（2）中并被物体（10）反射的光学信号的飞行时间来确定通过受监测环境（2）中的物体（10）做出的掩蔽。使用第二发射器（8）和接收器（9）、基于从第二发射器（8）通过窗口（4）到接收器（9）的光传输强度来确定通过遮掩运动检测器（1）的窗口（4）做出的掩蔽。

Description

具有掩蔽检测的运动检测器

技术领域

本公开涉及一种运动检测器，该运动检测器能够检测其何时已被掩蔽（mask）。

背景技术

运动检测器通常在安全系统（诸如入侵检测系统）中采用。这样的系统检测受监测的空间内的运动，并且可以采用各种各样不同的检测技术来这样做，诸如被动红外（PIR）检测和RADAR检测。

使运动检测器失效的一种方法是用障碍物掩蔽运动检测器的传感器窗口，由此防止障碍物后面的运动被检测到。例如，可以将一块不透明材料放置在PIR运动检测器的前面，或者可以使用喷漆等等覆盖运动检测器的窗口。

运动检测器能够确定它们何时已经被掩蔽是合期望的。这有时通过在运动检测器的外部提供红外发射器来实现，该红外发射器将周期性地用红外光照亮受监测的空间。然后，或者运动检测器的主PIR传感器或者单独的红外检测器将查看反射光的强度。

如果没有检测到反射的红外光，那么这意味着检测器的窗口已经被覆盖，例如使用喷漆。如果检测到大量反射的红外光，那么这意味着物体已经被放置得相对靠近该运动检测器，并且阻挡了运动检测器的大量视场。然而，为这种类型的掩蔽检测选择适当的灵敏度阈值是困难的。

为了检测使用吸收大量红外光的材料（诸如黑纸）的掩蔽，掩蔽检测必须相对灵敏。然而，使用高灵敏度可能导致掩蔽的错误检测，例如，诸如具有反射带的高可见度背心之类的反射类物体（reflective object）被留在运动检测器的视场中的情况。

在US4，752，768中公开了一种具有掩蔽检测的示例性运动检测器，其试图解决这些问题中的一些。然而，该系统仍然可能生成错误的掩蔽检测。

存在对能够检测掩蔽的改进的运动检测器的需要。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供了一种用于安全系统的运动检测器，该运动检测器包括：主感测系统，其被配置成检测受监测环境内的人的移动；以及辅助感测系统，其被配置成检测主感测系统的掩蔽，该辅助感测系统包括光学飞行时间传感器。

与基于反射光强度的感测系统相比，飞行时间传感器的使用更不容易出现错误的掩蔽检测，因为飞行时间传感器不会被高反光材料迷惑。另外，飞行时间传感器能够更好地识别使用基于强度的检测难以检测到的掩蔽，诸如使用黑色物体的掩蔽，特别是在黑色物体与运动检测器间隔一定距离的情况下。

主感测系统可以包括传感器，该传感器可以是红外传感器、微波传感器和超声波传感器中的任何一种。红外传感器可以包括被动红外传感器或主动红外传感器。微波传感器可以包括RADAR传感器。

优选地，主感测系统包括被动红外传感器。

主感测系统可以包括聚焦元件，诸如镜子（mirror）。该镜子可以是菲涅耳镜。该聚焦元件可以被配置成将从受监测环境接收到的光重定向和/或聚焦到主感测系统的传感器上。

飞行时间传感器可以基于光的飞行时间，诸如可见光、红外光或紫外光之一。也就是说，具有10nm和1mm之间的波长的电磁辐射。优选地，飞行时间传感器使用不可见光，即，紫外光（具有10 nm到400 nm之间的波长）或红外光（具有700 nm到1 mm之间的波长）。

飞行时间传感器可以被配置成确定到飞行时间传感器的视场内的物体的距离，并且优选地确定到最靠近运动检测器的飞行时间传感器的视场内的物体的距离。飞行时间传感器的视场优选地与运动检测器的受监测环境重叠，并且优选地基本在运动检测器的受监测环境内。

优选地，飞行时间传感器包括红外飞行时间传感器。

该飞行时间传感器可以包括发射器和检测器。该光学飞行时间传感器的发射器可以被配置成将光发射到受监测环境中。该光学飞行时间传感器的检测器可以被配置成从受监测环境接收光，例如，在由受监测环境内的物体反射光后接收光。

发射器可以包括光发射器，诸如发光二极管或激光二极管。该发射器优选地是红外发射器。该发射器可以被配置成发射包括至少一个光脉冲的光学信号。所述或每个光脉冲可以具有小于1 µs的持续时间，可选地小于100 ns，并且进一步可选地小于10 ns。

飞行时间传感器可以包括多个发射器，诸如至少两个或至少三个发射器。所述发射器可以均具有覆盖受监测环境的不同区域的视场。优选地，多个视场中的视场彼此重叠小于50%。由多个发射器中的每个发射的光可以由相同的检测器检测。

检测器可以包括光电检测器，并且特别是红外检测器。检测器可以包括滤波器，诸如带通滤波器。滤波器可以准许检测器接收与发射器所发射的光的波长对应的光的波长。

运动检测器可以包括壳体。该壳体可以包括窗口或透镜。该窗口或透镜可以相对于运动检测器面向前方和/或相对于运动检测器面向下方。该窗口或透镜可以相对于对应于主感测系统的光（诸如红外光）的波长基本透明。该窗口或透镜相对于可见光可以是不透明的或半透明的。

主感测系统可以设置在壳体内部，并且可以被配置成通过窗口或透镜来监测受监测环境。

飞行时间传感器的发射器可以被配置成在光不经过窗口或透镜的情况下，将光发射到受监测环境中。

飞行时间传感器的发射器可以包括发射器透镜或发射器窗口，它们可以不同于主感测系统的窗口或透镜。发射器透镜或窗口可以从壳体暴露，并且可以被配置成将来自飞行时间传感器的发射器的光引导到受监测环境中。

光学飞行时间传感器的检测器可以被配置成在反射光没有经过窗口或透镜的情况下、或者在反射光已经经过窗口或透镜之后从受监测环境接收反射的光。

光学飞行时间传感器可以是第一辅助传感器，并且辅助传感器系统可以进一步包括第二辅助传感器。该第二辅助传感器可以被配置成检测主感测系统的窗口或透镜的透明度的变化。

第二辅助传感器可以包括发射器和检测器。在一些实施例中，第一辅助传感器的检测器和第二辅助传感器的检测器可以是相同的检测器。

第二辅助传感器的发射器可以被配置成通过窗口或透镜向第二辅助传感器的检测器发射光。发射光可以直接到达第二辅助传感器的检测器，或者在运动检测器的壳体内反射之后到达。也就是说，由第二辅助传感器的发射器发射到第二辅助传感器的检测器的光在不要求由受监测环境内的物体反射的情况下可以是可检测的。

其中运动检测器可以包括控制器。该控制器可以被配置成控制运动检测器的操作。该控制器可以包括处理器和存储器。该存储器可以包括用于控制处理器的计算机可读指令。该控制器可以与主感测系统和辅助感测系统通信，并且特别是与第一和第二辅助传感器通信。

运动检测器可以被配置成响应于由主感测系统检测到受监测环境内的移动而采取第一动作。该运动检测器可以被配置成响应于由辅助感测系统检测到第一传感器的掩蔽而采取第二动作。

第一动作和第二动作可以不同，或者可以相同。第一动作或第二动作可以包括触发警报或向入侵检测系统传送警告。

从第二方面来看，本发明提供了一种检测运动检测器的掩蔽的方法，其中该运动检测器被配置成检测受监测环境内的人的移动，该方法包括：将来自运动检测器的光学信号发射到受监测环境中；在运动检测器处接收光学信号的反射，反射的光学信号已经由受监测环境内的物体反射；以及当反射的光学信号的飞行时间低于预定阈值时，确定物体掩蔽了运动检测器。

运动检测器可以包括上述运动检测器的任何特征。

附图说明

现在将仅作为示例并参照附图来描述本发明的某些优选实施例，在附图中：

图1是运动检测器的前视图；

图2是图1的运动检测器的剖面侧视图；

图3是示出了图1的运动检测器的辅助传感器的操作的示意图；

图4是示出了辅助传感器的备选配置的示意图；

图5是备选的运动检测器的前视图；

图6是图5的运动检测器的剖面侧视图。

具体实施方式

图1和图2图示了用于监测环境2的运动检测器1的第一实施例。运动检测器1是意在用于入侵检测安全系统（未示出）中的类型。

运动检测器1包括具有窗口4的壳体3。窗口4至少对红外光是透明的。这样的窗户对于可见光往往是不透明或半透明的。在所图示的实施例中，运动检测器1被配置成监测运动检测器1前方的环境2，以及因此窗口4在运动检测器1的正面上。

运动检测器1包括用于检测被监测的环境2内的运动的主感测系统，以及用于检测运动检测器1的掩蔽的辅助感测系统。

运动检测器1包括采用印刷电路板形式的控制器14，该控制器14包括控制逻辑13。例如，控制器14可以包括存储器和处理器，其中存储器存储计算机可读指令以控制处理器的操作。控制器14控制运动检测器1的操作，包括如本文中所述的主感测系统和辅助感测系统。

运动检测器的主感测系统包括：安装在壳体内的主传感器5，其用于检测环境2内的运动。主传感器5包括：被动红外（PIR）传感器5，其被配置成检测来自环境2内的红外光。

镜子6提供在壳体6内以充当聚焦元件，并且镜子6被配置成将通过窗口4从环境2接收到的光聚焦到主传感器5上。镜子6可以例如包括菲涅耳镜子。

主传感器5被配置成检测由环境2内的活体（未示出）发射的红外光。对象在环境2中的运动将引起由主传感器5接收到的光通量的变化，并且当检测到的光通量的变化率超过预定阈值时，运动检测器1则将采取适当的动作，诸如触发入侵警报或向入侵检测系统的控制器发送警告。

可选地，光学滤波器（诸如带通光学滤波器）可以提供在主传感器5与环境2之间，以限制由主传感器5接收哪些波长的光。

主传感器5、聚焦元件6和滤波器（如果存在的话）共同提供了运动检测器1的主感测系统。

运动检测器1的辅助感测系统包括：第一发射器7、第二发射器8和接收器9。第一发射器7和第二发射器8均被配置成发射红外光，并且接收器9被配置成接收所发射的红外光。

第一发射器7提供有第一发射器透镜7a，该第一发射器透镜7a被配置成充当聚焦元件，以将由第一发射器7发射的红外光引导到被监测的环境2中。第一发射器7提供在运动检测器1的壳体3内，并且第一发射器透镜7a定位成使得所发射的红外光从壳体3发射，但是不经过壳体3的窗口4。

第二发射器8提供有第二发射器透镜8a，该第二发射器透镜8a被配置成充当聚焦元件，以将由第二发射器8发射的红外光引导到窗口4的表面上。第二发射器8提供在运动检测器1的壳体3内。

接收器9提供在运动检测器的壳体3内，并且在窗口4的后面。接收器9被配置成接收由第一发射器7发射的、由受监测环境2内的物体反射后的光，并且接收由第二发射器8发射的、没有被受监测环境内的物体反射的光。

为了防止串扰，一个或多个挡光板15a、15b、15c提供在壳体内，以将接收器9与第一发射器7和第二发射器8中的每个隔离。挡光板15a、15b、15c对于由第一发射器7和第二发射器8发射的红外光而言基本上是不透明的。在所图示的实施例中，挡光板15a、15b、15c还将第一发射器7和第二发射器8彼此隔离。

第一发射器7和接收器9提供第一辅助传感器，该第一辅助传感器用于检测受监测环境2内的物体10对运动检测器1的掩蔽，而第二发射器8和接收器9提供第二辅助传感器，该第二辅助传感器用于检测窗口4的遮掩对运动检测器1的掩蔽。

如图3图示的，第一辅助传感器被配置成根据飞行时间原理操作，并且被配置成检测受监测环境2内的物体10对运动检测器1的掩蔽。

第一发射器7被配置成周期性地发射预定信号11，诸如红外光的单个脉冲或红外光的一连串脉冲。通常，所述或每个脉冲将具有非常短的持续时间，诸如小于10纳秒。

发射信号11可以是激光信号，并且第一发射器7可以是激光发射器，诸如激光二极管。因此，发射信号11可以包括基本单一波长的光。

当发射信号11到达受监测环境2内的物体10时，将通过物体10对发射光的散射生成反射信号12。该反射信号12被接收器9检测到。

通过比较发射信号和接收信号，例如使用处理逻辑13，有可能确定反射信号12的飞行时间ΔT，即，第一发射器7发射信号与接收器9检测到信号之间的时间。飞行时间ΔT可以用于基于光速来近似运动检测器1与物体10之间的距离，如下面给出的。

其中 d是运动检测器1与物体10之间的距离，c是真空中的光速（也近似为空气中的光速），Δ T是反射信号12的飞行时间。

为了简化处理，飞行时间被确定为发射该发射信号中的脉冲与第一次检测到高于阈值的反射脉冲之间的时间延迟。该阈值可以是固定的预定阈值，或者可以是例如基于检测到的背景红外水平的动态阈值。以这种方式检测的飞行时间对应于运动检测器1与第一发射器7的视场内的最近物体10之间的距离。

作为该处理的结果，重要的是不使第一发射器7和接收器9两者提供在窗口4后面，因为窗口4（且在壳体3内）对发射信号11的反射可能是可检测的，并且可能要求更复杂的处理来消除。

基于到受监测环境内的最近物体10的距离，运动检测器1能够确定它是否已被物体掩蔽。如果到受监测环境内的最近物体10的距离低于预定阈值，诸如小于2米，则运动检测器1可以触发警告。这样的警告可以包括触发警报，和/或可以包括警告操作者检查运动检测器1。

第一辅助传感器可以具有有限的范围，通常在良好条件下达到大约4 m，但是在明亮的阳光下下降到大约2 m。因此，为了最大化第一辅助传感器的范围，第一发射器7优选地具有相对窄的视场。

参照图4，在可选的另外的实施例中，可以提供多个第一发射器7、7’、7”，并且将其配置成照亮受监测环境2的不同区域。如图示的，可以使用单个接收器9来检测来自第一发射器7、7’、7”中的每个的反射信号12，或者备选地，可以取决于运动检测器1的几何形状来提供多个接收器9。在这样的实施例中，第一发射器7、7’、7”可以被配置成以时间间隔的方式发射信号11，使得在任何特定时间只有单个第一发射器7、7’、7”照亮受监测的空间2，以使得接收器9能够区分来自每个第一发射器7、7’、7”的反射信号12。

回到图2，第二辅助传感器包括第二发射器8和接收器9，并且被配置成确定通过窗口4的遮掩做出的运动检测器1的掩蔽。

在操作期间，第二发射器8周期性地发射预定信号，诸如红外光的单个脉冲或红外光的一连串脉冲。对于第二发射器8，所述或每个脉冲不需要具有特别短的持续时间，并且可以达到几毫秒或更长的持续时间。

第二发射器8可以是激光发射器，诸如激光二极管，或者可以简单地是红外LED。

第二发射器透镜8a被配置成引导发射光穿过壳体3的窗口4，并且随后（例如在壳体3的内部散射之后）由接收器9检测到。

由第二发射器8发射并由接收器9检测到的光的强度应当保持基本恒定。因此，通过将接收器9检测到的光强度与预定值进行比较，有可能检测到窗口4的掩蔽。这样的掩蔽通常会导致检测到的强度减小。

可选地，参考值可以包括动态参考值，诸如最近测量结果的滚动平均值。这可以用于计及积聚在窗口4上的灰尘或其它污垢，这些污垢会降低其红外透明度。

基于由第二辅助传感器检测到的光强度，运动检测器1能够确定窗户4是否已被物体掩蔽。如果检测到的光的强度低于预定阈值，诸如低于预期强度的80%，则运动检测器1可以触发警告。这样的警告可以包括触发警报，和/或可以包括警告操作者检查运动检测器1。

参照图5和图6，示出了第二运动检测器21。

第二运动检测器1具有与第一运动检测器1类似的构造，并且以基本相同的方式运行。因此，将仅描述这些运动检测器1、21之间的差异。

与第一运动检测器1的元件对应的第二运动检测器21的元件用相同的参考标记编号，但是增加了20。除非另有陈述，上面对这些元件的描述也适用于第二运动检测器21。

在第二运动检测器21中，与第一运动检测器1相比，第二发射器28和接收器29的位置已被颠倒。因此，第二发射器28提供在壳体23内并且在窗口24后面，并且接收器提供有接收器透镜29a，该接收器透镜29a与窗口24分开地从壳体23暴露。

在该实施例中，接收器透镜29a被配置成在不经过窗口24的情况下接收由第一发射器27发射、并且由受监测环境22内的物体散射的光。

在该实施例中，接收器透镜29a还被配置成接收由第二发射器28发射的光，该光在经过窗口24之后并且没有由受监测环境22内的物体散射的情况下被接收。

该实施例中的第一发射器27、第二发射器28和接收器29形成第一和第二辅助传感器，它们以与第一运动检测器1的第一和第二辅助传感器基本相同的方式操作。

Claims (12)

1. 一种用于安全系统的运动检测器，所述运动检测器包括：

主感测系统，所述主感测系统被配置成检测受监测环境内的人的移动；以及

辅助感测系统，所述辅助感测系统被配置成检测所述主感测系统的掩蔽，所述辅助感测系统包括光学飞行时间传感器。

2.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述主感测系统包括红外传感器、微波传感器和超声波传感器之一。

3.根据权利要求1所述的运动检测器，其中，所述主感测系统包括被动红外传感器。

4.根据任意前述权利要求所述的运动检测器，其中，所述光学飞行时间传感器包括红外飞行时间传感器。

5.根据任意前述权利要求所述的运动检测器，其中，所述光学飞行时间传感器包括发射器和检测器，其中，所述光学飞行时间传感器的发射器被配置成将光发射到所述受监测环境中，并且其中，所述光学飞行时间传感器的检测器被配置成接收从所述受监测环境反射后的光。

6.根据权利要求5所述的运动检测器，进一步包括：

包括窗口或透镜的壳体，

其中，所述主感测系统设置在所述壳体内部，并且被配置成通过所述窗口或透镜来监测所述受监测环境，以及

其中，所述光学飞行时间传感器的发射器被配置成在不经过所述窗口或透镜的情况下，将光发射到所述受监测环境中。

7.根据权利要求6所述的运动检测器，其中，所述光学飞行时间传感器的检测器被配置成接收在经过所述窗口或透镜后从所述受监测环境反射的光。

8.根据权利要求6或7所述的运动检测器，其中，所述光学飞行时间传感器是第一辅助传感器，并且其中，所述辅助传感器系统进一步包括：

第二辅助传感器，所述第二辅助传感器被配置成检测所述窗口或透镜的透明度的变化。

9.根据权利要求8所述的运动检测器，其中，所述第二辅助传感器包括发射器和检测器，其中，所述第二辅助传感器的发射器被配置成直接通过所述窗口或透镜向所述第二辅助传感器的检测器发射光。

10.根据权利要求9所述的运动检测器，其中，所述第一辅助传感器的检测器和所述第二辅助传感器的检测器是相同的检测器。

11.根据任意前述权利要求所述的运动检测器，其中，所述运动检测器被配置成响应于由所述主传感器检测到所述受监测环境内的移动而采取第一动作，以及其中，所述运动检测器被配置成响应于由所述辅助传感器检测到所述第一传感器的掩蔽而采取第二动作。

12.一种检测运动检测器的掩蔽的方法，其中，所述运动检测器被配置成检测受监测环境内的人的移动，所述方法包括：

将来自所述运动检测器的光学信号发射到所述受监测环境中；

在所述运动检测器处接收所述光学信号的反射，反射的光学信号已经被所述受监测环境内的物体反射；以及

当所述反射的光学信号的飞行时间低于预定阈值时，确定所述物体正在掩蔽所述运动检测器。

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