CN1694129A - 一种运用动态时间分割处理探测信号的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运用动态时间分割处理探测信号的方法和系统，该方法包括：至少两个热释电人体红外传感器检测探测区域内微弱的红外信号，以至少两秒为周期对每一秒的红外信号进行随机采样，并把这一周期的红外信号所对应的数字信号保存在RAM中，并得出一个周期内每一秒钟物体红外辐射的频率；把RAM里一个周期内每一秒物体红外辐射的频率数据同ROM里储存的人体红外特征频率进行对比，若探测到的频率范围为6－12Hz，则判断为宠物活动，放弃报警；若探测到的频率范围为0－5Hz，则进行报警。该系统包括：检测微弱的红外信号至少两个热释电人体红外传感器；A/D转换器；ROM；RAM；CPU本发明提高探测器的报警准确度。
Description
[技术领域]
本发明涉及安防领域，尤其涉及一种运用动态时间分割处理探测信号的方法和系统。
[背景技术]
随着社会经济的发展，人们对安防产品性能的要求也越来越高，目前用于安防的报警器一般都采用被动红外检测或微波检测的方法来对探测区域进行探测。
在自然界中，任何高于绝对零度(-273.15°)的物体都可以辐射出红外线，而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。被动红外检测主要是利用热释电人体红外传感器对物体辐射的红外信号(通常微弱的红外信号的波长为8-12μm)进行检测，物体表面温度的变化会改变热释电人体红外传感器输出的电信号，当前的探测器中热释电人体红外传感器检测到红外信号时对应会输出相应的电压信号，如果电压信号比较大时，或者大于预设的电压值时，就会给报警器发出报警信号，当有宠物闯入探测区域时，探测器也会给报警器发出报警信号，这就造成了报警器的误报；当入侵者利用其他手段改变其身体表面温度时或者采用冷却型的泡沫粉入侵时，被动红外检测不能及时地检测到有效的红外信号，从而没有给报警器发出及时的报警信号；而且被动红外探测器主要检测的运动方向为横向运动方向，对径向方向运动的物体检测能力比较差；
微波检测主要是以多普勒效应为基础(多普勒效应内容为：由于波源和接收者之间有存在相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。高频多普勒效应原理公式为：F收＝(C±V)λ＝F发±V/λ＝F发±F移)。由发射机发出高频电磁波(约10GHz或约24GHz)，在监视空间范围建立起三维的交变电磁场。接收机与发射机安装在同一机壳内，用于接收从探测区域内反射回来的反射波，并将反射波的频率与发射波频率进行比较后作出判断。
目前的探测器主要存在的缺点是：
1、不能正对冷热风口或冷热源。热释电人体红外传感器感应作用与温度变化有密切的关系，冷热通风口和冷热源均有可能引起探测器的误报。
2、不宜口对易摆动的物体，易摆动物体将会使微波起作用，引起误报。
3、不宜正对玻璃的门窗，正对玻璃门窗会出现两个干扰，一是白光干扰，虽然热释电人体红外传感器对白光是有很强的抑制作用，但毕竟不是100％抑制，避免正对玻璃门窗，才可以完全有效地抑制，二是门窗外有复杂的干扰环境人群、车辆流动等。
4、防宠物性能差，很容易被宠物干扰误报警。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种运用动态时间分割处理探测信号的方法和系统，能够克服现有技术存在的缺点。
本发明是通过下面的技术方案来实现的：
一种运用动态时间分割处理探测信号的方法，包括以下步骤：
101、至少两个热释电人体红外传感器检测探测区域内微弱的红外信号，以至少两秒为周期对每一秒的红外信号进行随机采样，并把这一周期的红外信号所对应的数字信号保存在RAM中，并得出一个周期内每一秒钟物体红外辐射的频率；
102、把RAM里一个周期内每一秒物体红外辐射的频率数据同ROM里储存的人体红外特征频率进行对比，若探测到的频率范围为6-12Hz，则判断为宠物活动，放弃报警；若探测到的频率范围为0-5Hz，则进行报警。
在步骤101和步骤102之间还包括以下步骤：
201、启动环境检测电路对探测区域的环境温度进行检测，此温度检测信号经过A/D转换后得到温度检测数字信号；
202、所述温度检测数字信号分别与所述至少两个红外信号经过A/D转换后得到的数字信号相比较，如果温度检测数字信号与所述至少两个红外信号经过A/D转换后得到的数字信号相同，则放弃报警，结束本次检测；如果不同，执行步骤102。
在步骤101和步骤102之间还包括以下步骤：
301、启动微波对检测探测区域进行检测，根据微波的检测信号判断探测区域内是否有物体在移动，如果没有，放弃报警；如果有，则由多普勒运算根据微波的检测信号得到移动物体的活动参数，经过A/D转换后把活动参数对应的数字信号数据存储在RAM中，再与ROM中对应的人体活动特征参数范围进行比较，如果RAM中的各个参数对应的数字信号都落在ROM中对应的人体活动特征参数范围内，则进行报警，如果RAM中的各个参数对应的数字信号有一个没有落在ROM中对应的人体活动特征参数范围内，则放弃报警。
所述ROM中的人体活动特征参数范围包括人的移动速度范围和人的高度范围。
步骤101中在把每一秒钟的红外信号转化为对应的数字信号时采用动态降噪。
一种运用动态时间分割处理探测信号的系统，包括：
至少两个热释电人体红外传感器，用于检测探测区域内微弱的红外信号；
A/D转换器，与所述的至少两个热释电人体红外传感器相连接，用于把各种模拟信号转化成与之对应的数字信号；
CPU，与A/D转换器相连接，用于处理A/D转换器输出的各种数字信号，给报警器发出报警或者放弃报警的信号；
ROM，与CPU相连接，用于预存人体红外特征数据范围和人体活动特征参数范围；
RAM，与CPU相连接，用于存储红外信号、微波检测信号和温度检测信号经过A/D转换后的数字信号。
该系统还包括微波检测装置，与所述A/D转换器及CPU相连，用于检测探测区域，并根据微波的检测信号判断探测区域内是否有物体在移动。
所述CPU还根据微波的检测信号运算出移动物体的移动速度和移动物体的高度，并把移动物体的移动速度和移动物体的高度存储在RAM中。
该系统还包括环境检测电路，用于对探测区域的环境温度进行检测，并把检测的信号输入到所述的A/D转换器中。
由于采用了上述的技术方案，即使探测器正对冷热风口或冷热源，因为有环境检测电路的存在，也不会出现探测器的误报；对探测器的检测信号采用数字信号进行分析处理，提高了信号的抗干扰性；降低了易摆动的物体对探测器的干扰；提高了防宠物闯入探测区域而造成误报警的性能。
[附图说明]
图1是动态时间分割的原理示意图。
图2是对红外信号进行动态降噪的电路原理图。
图3是整个探测器的系统框图。
[具体实施方式]
如图1所示，一种运用动态时间分割处理探测信号的方法，包括以下步骤：
两个热释电人体红外传感器检测探测区域内微弱的红外信号，以10秒为周期对每一秒的红外信号进行随机采样，并把这一周期的红外信号所对应的数字信号保存在RAM中，并得出一个周期内每一秒钟物体红外辐射的频率；把RAM里一个周期内每一秒物体红外辐射的频率数据同ROM里储存的信号数据进行分析对比，得出物体红外辐射的频率范围，若此频率范围为6-12Hz，则判断为宠物活动，并放弃报警，若此频率范围为0-5Hz，则符合报警条件1。
当所述热释电人体红外传感器检测到探测区域内微弱的红外信号时，启动环境检测电路对探测区域的环境温度进行检测，此温度检测信号经过A/D转换后得到的数字信号1分别与所述两个红外信号经过A/D转换后得到的数字信号2和数字信号3相比较，如果数字信号1与数字信号2、数字信号3相同，则放弃报警，如果不同，则判断是否符合报警条件1，即判断物体红外辐射的频率范围，若此频率范围为6-12Hz，则不符合报警条件1，就放弃报警，若此频率范围为0-5Hz，则符合报警条件1。
当所述热释电人体红外传感器检测到探测区域内微弱的红外信号时，启动微波对检测探测区域进行检测，根据微波的检测信号判断探测区域内是否有物体在移动，如果没有，则判断为非物体活动信号干扰并且放弃报警，如果有，则由多普勒运算根据微波的检测信号得到移动物体的活动参数，经过A/D转换后把活动参数对应的数字信号数据存储在RAM中，再与ROM中对应的人体活动特征参数范围进行比较，如果RAM中的移动物体的活动参数对应的数字信号有一个没有落在ROM中对应的人体活动特征参数范围内，则放弃报警，如果RAM中的各个参数对应的数字信号都落在ROM中对应的人体活动特征参数范围内，则符合报警条件2。
所述RAM中的移动物体的活动参数包括移动物体的移动速度和移动物体的高度。可以把人体活动特征参数范围对应的数字信号范围预置在ROM中，如果微波检测到当前的信号时，通过多普勒运算就可以得到当前该移动物体的各种活动参数并转化为对应的数字信号存储在RAM中，如果当前的这些活动参数的数字信号都落入预置在ROM中与之对应的人体活动特征参数范围内，就说明有人入侵到探测区域。
如果当前的环境同时符合报警条件1和报警条件2，则进行报警，如果当前的环境符合报警条件1、报警条件2之一或者两个条件都不符合，则放弃报警。
在把每一秒的两个热释电人体红外传感器检测到红外信号转化成数字信号时，由于采用了动态降噪使得信号的精确度提高。
如图2所示，是对红外信号进行动态降噪的电路原理图，当第一输入端signal 1和第二输入端signal 2输入的红外信号的噪音电平幅度大的时候，这里的R1*C1的积分时间和R2*C2的积分时间比R3*C3的积分时间大，所以信号在R1和C1、R2和C2上的响应要慢，因此第三输出端out 3会输出一个幅度比较大的信号，当CPU检测到该信号幅度变大时，就会相应地使信号控制端control的输出信号变大，使三极管导通，削弱了第一运算放大器Amp1和第二运算放大器Amp2的输出信号，从而达到了对红外信号进行降噪的目的，即最终第一输出端out 1和第二输出端out 2的输出信号中的噪音被有效滤除。
当第一输入端signal 1和第二输入端signal 2输入的红外信号的噪音电平幅度小的时候，这里的R1*C1的积分时间和R2*C2的积分时间比R3*C3的积分时间大，所以信号在R1和C1、R2和C2上的响应要慢，因此第三输出端out 3会输出一个幅度比较小的信号，当CPU检测到该信号幅度变小时，就会相应地使信号控制端control的输出信号变小，使流过三极管的电流减小或者三极管不导通，维持了第一运算放大器Amp1和第二运算放大器Amp2的输出信号，从而达到了对红外信号进行降噪的目的，即最终第一输出端out 1和第二输出端out 2的输出信号中的噪音被有效滤除。
如图3所示，是整个探测器的系统框图，包括：
两个热释电人体红外传感器，用于检测探测区域内微弱的红外信号；
A/D转换器，与所述的至少两个热释电人体红外传感器相连接，用于把各种模拟信号转化成与之对应的数字信号；
CPU，与A/D转换器相连接，用于处理A/D转换器输出的各种数字信号，给报警器发出报警或者放弃报警的信号；
ROM，与CPU相连接，预存各种数字信号数据值的范围，例如：人的身高、运动速度，这些人体活动参数范围所对应的数字信号值范围；还预存了人体在120秒钟内红外辐射所产生的能量所对应的数字信号的范围。
RAM，与CPU相连接，存储当前从探测区域内检测到微弱的红外信号、微波检测信号和温度检测信号经过A/D转换后的数字信号；
该系统还包括微波检测装置，与所述A/D转换器及CPU相连，用于检测探测区域，并根据微波的检测信号判断探测区域内是否有物体在移动。
所述CPU还根据微波的检测信号运算出移动物体的移动速度和移动物体的高度，并把移动物体的移动速度和移动物体的高度存储在RAM中。
该系统还包括环境检测电路，用于对探测区域的环境温度进行检测，并把检测的信号输入到所述的A/D转换器中。
当两个热释电人体红外传感器或者其中之一检测到微弱的红外信号时，启动微波对探测区域进行检测，根据微波的检测信号判断探测区域内是否有物体在移动，如果没有，则判断为非物体活动信号干扰并且放弃报警，如果有，则由多普勒运算根据微波的检测信号得到移动物体的活动参数，经过A/D转换后把活动参数对应的数字信号数据存储在RAM中；
在两个热释电人体红外传感器或者其中之一检测到微弱的红外信号的同时，也启动环境检测电路对探测区域内的温度进行检测并经过A/D转换器把信号转化为对应的数字信号1，并通过CPU的处理与所检测到微弱的红外信号所对应的数字信号2、数字信号3进行比较，如果数字信号1与数字信号2或数字信号3相同，说明探测区域内并没有什么异常情况的发生，CPU没有给报警器发报警信号，如果数字信号1与数字信号2或数字信号3不同时，则需要CPU的进一步运算分析，这些运算分析包括：
以10秒为周期，对两个热释电人体红外传感器检测探测区域内每一秒的微弱的红外信号进行随机采样，并把这一周期的红外信号所对应的数字信号保存在RAM中，并得出一个周期内每一秒钟物体红外辐射的频率；把RAM里一个周期内每一秒物体红外辐射的频率数据同ROM里储存的信号数据进行分析对比，得出物体红外辐射的频率范围，若此频率范围为6-12Hz，则判断为宠物活动，并放弃报警；若此频率范围为0-5Hz，同时存储在RAM中的移动物体的活动参数对应的数字信号也落入预置在ROM中人体的活动特征参数对应的数字信号数值范围内，即同时符合报警条件1和报警条件2，则CPU给报警器发出报警信号。如果RAM中移动物体的活动参数对应的数字信号有一个没有落在ROM中人体的活动特征参数对应的数字信号数值范围内，即不符合报警条件2，或者物体红外辐射的频率不在0-5Hz的范围内，即不符合报警条件1，或者两个报警条件都不符合，则放弃报警。
Claims (9)
1、一种运用动态时间分割处理探测信号的方法，包括以下步骤：
101、至少两个热释电人体红外传感器检测探测区域内微弱的红外信号，以至少两秒为周期对每一秒的红外信号进行随机采样，并把这一周期的红外信号所对应的数字信号保存在RAM中，并得出一个周期内每一秒钟物体红外辐射的频率；
102、把RAM里一个周期内每一秒物体红外辐射的频率数据同ROM里储存的人体红外特征频率进行对比，若探测到的频率范围为6-12Hz，则判断为宠物活动，放弃报警；若探测到的频率范围为0-5Hz，则进行报警。
2、根据权利要求1所述的一种运用动态时间分割处理探测信号的方法，其特征在于：在步骤101和步骤102之间还包括以下步骤：
201、启动环境检测电路对探测区域的环境温度进行检测，此温度检测信号经过A/D转换后得到温度检测数字信号(D1)；
202、所述温度检测数字信号(D1)分别与所述至少两个红外信号经过A/D转换后得到的数字信号相比较，如果温度检测数字信号(D1)与所述至少两个红外信号经过A/D转换后得到的数字信号相同，则放弃报警，结束本次检测；如果不同，执行步骤102。
3、根据权利要求1或2所述的一种动态时间分割处理探测信号的方法，其特征在于：在步骤101和步骤102之间还包括以下步骤：
301、启动微波对检测探测区域进行检测，根据微波的检测信号判断探测区域内是否有物体在移动，如果没有，放弃报警；如果有，则由多普勒运算根据微波的检测信号得到移动物体的活动参数，经过A/D转换后把活动参数对应的数字信号数据存储在RAM中，再与ROM中对应的人体活动特征参数范围进行比较，如果RAM中的各个参数对应的数字信号都落在ROM中对应的人体活动特征参数范围内，则进行报警，如果RAM中的各个参数对应的数字信号有一个没有落在ROM中对应的人体活动特征参数范围内，则放弃报警。
4、根据权利要求3所述的一种运用动态时间分割处理探测信号的方法，其特征在于：所述ROM中的人体活动特征参数范围包括人的移动速度范围和人的高度范围。
5、根据权利要求1所述的一种运用动态时间分割处理探测信号的方法，其特征在于：步骤101中在把每一秒钟的红外信号转化为对应的数字信号时采用动态降噪。
6、一种运用动态时间分割处理探测信号的系统，包括：
至少两个热释电人体红外传感器，用于检测探测区域内微弱的红外信号；
A/D转换器，与所述的至少两个热释电人体红外传感器相连接，用于把各种模拟信号转化成与之对应的数字信号；
CPU，与A/D转换器相连接，用于处理A/D转换器输出的各种数字信号，给报警器发出报警或者放弃报警的信号；
ROM，与CPU相连接，用于预存人体红外特征数据范围和人体活动特征参数范围；
RAM，与CPU相连接，用于存储红外信号、微波检测信号和温度检测信号经过A/D转换后的数字信号。
7、根据权利要求6所述的一种运用动态时间分割处理探测信号的系统，其特征在于：还包括微波检测装置，与所述A/D转换器及CPU相连，用于检测探测区域，并根据微波的检测信号判断探测区域内是否有物体在移动。
8、根据权利要求7所述的一种运用动态时间分割处理探测信号的系统，其特征在于：所述CPU还根据微波的检测信号运算出移动物体的移动速度和移动物体的高度，并把移动物体的移动速度和移动物体的高度存储在RAM中。
9、根据权利要求6所述的一种运用动态时间分割处理探测信号的系统，其特征在于：还包括环境检测电路，用于对探测区域的环境温度进行检测，并把检测的信号输入到所述的A/D转换器中。
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