DE19817396A1 - Verfahren zur Überwachung von Eingangsbereichen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überwachung von Eingangsbereichen vorgeschlagen, bei dem die Anzahl sowie die Art von im Eingangsbereich befindlichen Personen oder Gegenständen überwacht werden kann. Dies wird erfindungsgemäß mit Hilfe eines Radarsensors, der im Mikro- oder Radarwellenbereich arbeitet, erreicht, wobei die Charakteristik des Antwortsignals ausgewertet wird.

Description

Zur Erfassung von Personen oder Gegenständen, die sich in Türbereichen aufhalten oder bewegen, werden bereits Radarsensoren verwendet (vgl. FR 2 234 792 oder US 4 827 264). Derartige Vorrichtungen sind zwar in der Lage zu erkennen, ob sich eine Person oder ein Gegenstand im jeweils überwachten Bereich befindet, so daß beispielsweise der Öffnungszustand einer Tür damit gesteuert werden kann. Sie sind jedoch nicht in der Lage, Aussagen über die Anzahl der Personen bzw. Gegenstände oder über deren Art zu liefern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu bieten, mit der Eingangsbereiche im Hinblick auf die Anzahl sowie die Art von im Eingangsbereich befindlichen Personen oder Gegenstände überwacht werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß wenigstens ein Radarsensor mit Sender und Empfänger mit Mikro- oder Radarwellen verwendet wird, wobei durch Auswertung der Charakteristik des Empfangssignals Informationen über die Anzahl und/oder die Art der Personen oder Gegenstände im Eingangsbereich gewonnen werden. Das Empfangssignal eines Radarsensors hängt in seiner Form von verschiedenen Umständen ab. So kann sich beispielsweise die Anzahl oder der Ort von Personen oder Gegenständen sich im Antwortsignal bemerkbar machen. Ebenso spiegelt sich eine Geschwindigkeit oder auch die Art der Körperbewegung einer laufenden Person im Antwortsignal eines Radarsensors wider. Durch geeignete Auswertung des Antwortsignals eines solchen Radarsensors kann somit erheblich mehr Information bei der Überwachung eines Eingangsbereichs gewonnen werden, als dies bei herkömmlicher Verwendung von Radarsensoren der Fall ist.

Die Vorteile eines Radarsensors werden dabei auch von der Erfindung genutzt. So ist ein Radarsensor unempfindlich gegenüber Verschmutzungen oder sonstigen Störquellen, wie Lichtquellen oder dergleichen. Die Sensoren können problemlos verborgen angeordnet werden, beispielsweise unter Putz oder in Gehäusen, deren Material für die verwendeten Frequenzen transparent ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Intensität des Antwortsignals und/oder der Zeitverlauf und/oder das Frequenzspektrum zur Auswertung des mit dein Radarsensor erfaßbaren Signals verwendet. Diese Art der Auswertung hat sich bereits praktisch bewährt und läßt sich mit vertretbarem Aufwand realisieren.

Es wäre in einer weiteren besonderen Ausführungsform auch denkbar, mit unterschiedlichen Frequenzen oder einem breitverteilten Frequenzspektrum einzustrahlen und aus dem daraus resultierenden Empfangssignal beispielsweise das Frequenzspektrum bei der Auswertung zu verwenden.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Vergleich mit Referenzsignalen, die durch bekannte Ursachen, beispielsweise eine bekannte Anzahl von Personen oder dergleichen, hervorgerufen werden, zur Bestimmung der Anzahl und/oder der Art der im Türbereich befindlichen Personen oder Gegenstände verwendet.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehrere Sensoren verwendet. Hierdurch kann der Erfassungsbereich, beispielsweise in unterschiedlichen Höhen vergrößert werden. Die Kombination zweier gegenüberliegender Sensoren bietet neben der Erfassung sich der Türöffnung nähernder Personen oder Gegenstände zugleich den Vorteil, daß ein Sensor auch direkt als Strahlungsquelle für den Empfänger des anderen Sensors dienen kann, wodurch eine sogenannte Radarschranke gebildet wird. Diese Radarschranke stellt sicher, ob sich jemand oder etwas unmittelbar zwischen den beiden genannten Sensoren befindet. Zugleich kann jedoch je nach Erfassungsbereich der einzelnen Sensoren die nähere Umgebung des Türbereichs überwacht werden.

Mit dieser Weiterbildung der Erfindung ist somit eine Doppelfunktion möglich, zum einen kann durch Auswertung des reflektierten Signals die gewünschte Information bezüglich der Anzahl oder der Art der sich der Türöffnung nähernden Personen oder Gegenstände gewonnen werden, zum andern kann die genau lokalisierbare Information aufgrund der Radarschranke dazu verwendet werden, beispielsweise eine automatisch schließende Tür zu blockieren, wenn sich jemand im Verfahrweg der Tür befindet.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines Radarsensors kann beispielsweise zur Personenzählung verwendet werden. Sie kann jedoch auch zur Kontrolle darüber herangezogen werden, wer ein Gebäude, einen Raum oder dergleichen betritt. So bietet in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ein Radarsensor bei Anwendung in einer Drehtür die Möglichkeit, den Zwischenbereich von einzelnen Segmenten der Drehtür zu überwachen und gegebenenfalls die Drehtür zu blockieren.

Hierbei kann als Beobachtungskriterium die zeitliche Anordnung des Antwortsignals der Person oder des Gegenstands in der Drehtür im Verhältnis zur Position zu den Drehtürenflügeln verwendet werden. Durch die Flügel der Drehtür werden zwei Marken für jedes Segment der Drehtür im zeitlichen Verlauf des Sensorsignals gesetzt, so daß die Position des dazwischen befindlichen Empfangssignals im Bezug zu diesen beiden Randmarkierungen Aufschluß über die genaue räumliche Position der Person oder des Gegenstands gibt, die sich im Segment der Drehtür befinden.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden paarweise gegenüberliegende Sensoren zur Bestimmung des Abstandes einer Person oder eines Gegenstands von einem Sensor verwendet. Hierbei kann die Auswertung der Signalintensität der Sensoren von Vorteil sein. Sind, gegebenenfalls nach einem Abgleich der beiden Sensoren, an einem in definierter Position befindlichen Gegenstand die Intensitäten der Antwortsignale unterschiedlich hoch, so befindet sich der reflektierende Gegenstand bzw. die Person näher bei dem Sensor mit höherer Intensität. Sind beide Signale gleich groß, so ist der Abstand der jeweiligen Reflexionspunkte von beiden Sensoren gleich weit entfernt. In diesem Fall kann durch Vergleich mit einem Normsignal, z. B. festgestellt werden, ob sich eine einzelne Person in der Mitte zwischen beiden Sensoren befindet oder ob sich zwei Personen, sofern dies die Öffnungsbreite zuläßt, nebeneinander zwischen den Sensoren befinden.

Durch die Auswertung eines sogenannten Dopplersignals, d. h. einer Frequenzverschiebung zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal läßt sich darüber hinaus die Bewegungsrichtung sowie die Geschwindigkeit der zu erfassenden Personen bzw. Gegenstände messen. Somit ist beispielsweise auch zuverlässig erkennbar, ob und in welcher Richtung eine sich einem Sensor nähernde Person wieder von diesem entfernt. Auch hierdurch ist beispielsweise die Zählgenauigkeit beim Zählen von eintretenden Personen verbessert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend anhand verschiedener Sensorsignale näher erläutert.

Im einzelnen zeigen

Fig. 1-7 unterschiedliche Empfangssignale eines Radarsensors bei Benutzung einer Drehtür.

So zeigt Fig. 1 den zeitlichen Verlauf eines Antwortsignals bei leerer Drehtür. Deutlich zu erkennen sind die zwei Signale, die durch die vorbeistreichenden Türflügel gesetzt werden.

Fig. 2 zeigt die gleiche Situation in anderer Zeitskala, wobei sich eine Person innerhalb der Drehtür befindet. Das links dargestellte Signal rührt von einem durchlaufenden Türflügel, das weiter in der Mitte befindliche Signal von der in dem entsprechenden Segment der Drehtür befindlichen Person her.

In dem Antwortsignal gemäß Fig. 3 verbirgt sich die Information von zwei Personen, die sich innerhalb eines Türsegmentes befinden und von denen eine die andere trägt. Die Unterschiede zu den beiden vorgenannten Diagrammen sind offensichtlich. Am rechten Rand des Signalverlaufs ist wiederum ein sich vorbei bewegender Türflügel erkennbar.

Die Darstellung gemäß Fig. 4 entspricht zwei nebeneinander befindlichen Personen in dem Segment, wobei eine der Personen sich näher an der Drehachse befindet. Sie befindet sich somit länger im Erfassungsbereich eines außen angebrachten Radarsensors.

Die Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt das Signal bei zwei hintereinander laufenden Personen in der Drehtür.

Im Vergleich der Diagramme gemäß Fig. 6 und 7 zeigt sich der Unterschied, der sich durch die Art mitgeführter Gegenstände ergibt. Während sich bei der Aufnahme des Diagramms gemäß Fig. 6 sich eine Person in normaler Bewegung in der Drehtür befindet, stellt die Kurve gemäß Fig. 7 das Antwortsignal auf eine Person dar, die eine Aluminiumleiter mit sich führt.

Anhand der beschriebenen Diagramme wird klar, welche unterschiedlichen Informationen in einem Antwortsignal eines Radarsensors zur Nutzung bei der Überwachung eines Eingangsbereiches enthalten sind.

Ausgewertet werden können beispielsweise die Dauer der Signale mit Anteilen oberhalb einer bestimmten Komparatorschwelle. Es könnten auch der zeitliche Abstand eines Signals von den Randsignalen, die durch die Türflügel verursacht werden, ausgewertet werden. Ebenso könnte die Anzahl von Impulsen oberhalb einer zweiten Komparatorschwelle, die verschieden von der ersten Komparatorschwelle sein kann, ausgewertet werden. Diese beispielhaft angegebenen Auswertekriterien, die ohne weiteres in entsprechende Algorithmen zu fassen sind, stellen beispielhafte Auswertemöglichkeiten dar, die mit besonders wenig Aufwand realisierbar sind.

Für die Überwachung hat es sich bewährt, pro Tür zwei Sensoren der Frequenzen 5, 8, 24, und/oder 35,5 GHz einzusetzen, wobei auch andere Frequenzbereiche möglich sind. Diese Sensoren können mit einer sogenannten Elementpatchantenne ausgestattet werden, die sich durch außerordentlich hohe Richtwirkung bei sehr kleiner und flacher Bauform auszeichnet.

Es hat sich bewährt, jeweils einen Sensor in Bauch- bis Brusthöhe und einen Sensor in eine Höhe von ca. 10 cm oberhalb des Erdbodens zu montieren.

Grundsätzlich kann für die Auswertung des Antwortsignals bei einer Drehtür folgendes festgestellt werden.

Mehrere Personen erzeugen ein zeitlich länger anhaltendes Signal als eine Person. Geht eine Person sehr nahe an einem der Türflügel, so liegt das durch die Person hervorgerufene Signal in der Nähe der kurzen Impulse, die von den Türflügeln selbst hervorgerufen werden. Üblicherweise wird eine einzelne Person in der Mitte zwischen den Türflügeln laufen, so daß das Signal im Mittelbereich zwischen diesen beiden Randimpulsen liegen wird.

Personen, die nahe der Mittelachse laufen, werden vom Sensor über längere Zeit wahrgenommen, da zur Mitte der Drehtür die Strahlungskeule breiter wird. Die Anzahl der Impulse oberhalb fest vorgegebener Komparatorschwellen läßt einen Rückschluß darauf zu, wie viele Personen sich in der Tür befinden.

Das Einlernen eines Grundsignals mit Hilfe einer leeren Türe ist nicht zwingend erforderlich, sofern etwaige Störsignale ausgeschaltet bzw. kompensiert werden.

Die genannten Radarsensoren können mit stehenden Wellen betrieben werden. Die Verwertung des Differenzsignals zwischen Sendesignal und Empfangssignal, d. h. die Erfassung der Dopplerverschiebung bietet jedoch hinsichtlich der Amplituden- oder Intensitätsauswertung die gleichen Möglichkeiten wie vorbeschrieben, wobei zudem je nach Größe der Frequenzverschiebung eine Aussage über die Bewegung des Körpers, der die Strahlung reflektiert, getroffen werden kann.

Grundsätzlich bietet die Verwendung von Radarsensoren gegenüber anderen Verfahren wie die Verwendung von Lichtschranken den Vorteil, daß ein erheblich größerer Bereich von einem Sensor abgetastet werden kann.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung von Eingangsbereichen von Gebäuden, Räumen, abgesperrten Geländen oder dergleichen mit wenigstens einem Radarsensor, der einen Sender und einen Empfänger für Mikro- oder Radarwellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Auswertung der Charakteristik des Empfangssignals Informationen über die Anzahl und/oder Art von Personen oder Gegenständen im Eingangsbereich gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen aus der Intensität und/oder dem Zeitverlauf und/oder dein Frequenzspektrum des Empfangssignals gewonnen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß über die Frequenzverschiebung zwischen Sende- und Empfangssignal Rückschlüsse auf die Bewegung der Personen oder Gegenstände gezogen werden.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich mit Referenzsignalen bekannter Ursache zur Bestimmung der Anzahl und/oder Art von im Eingangsbereich befindlichen Personen oder Gegenständen verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Sensoren verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor am Rahmen einer Drehtür angebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sensoren mit Blickrichtung auf jeweils eine Seite einer Türöffnung vorgesehen werden.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich gegenüberliegende Sensoren als Radarschranke verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Radarschranke zur Steuerung eines Türantriebs verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Lage des Empfangssignals in Relation zu einem von einem Türflügel verursachten Signal ausgewertet wird.

11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß paarweise gegenüberliegende Sensoren zur Bestimmung des Abstandes einer Person oder eines Gegenstandes von einem Sensor verwendet werden.

12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung das Empfangssignal über die Zeit integriert wird.

13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß als Auswertekriterium das Über- und/oder Unterschreiten von vorgegebenen Schwellenwerten der Signalintensität verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung die Anzahl von Impulsen im Antwortsignal oberhalb eines Schwellenwertes verwendet wird.