IT202100004697A1 - Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell’abitacolo di un veicolo - Google Patents
Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell’abitacolo di un veicolo Download PDFInfo
- Publication number
- IT202100004697A1 IT202100004697A1 IT102021000004697A IT202100004697A IT202100004697A1 IT 202100004697 A1 IT202100004697 A1 IT 202100004697A1 IT 102021000004697 A IT102021000004697 A IT 102021000004697A IT 202100004697 A IT202100004697 A IT 202100004697A IT 202100004697 A1 IT202100004697 A1 IT 202100004697A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- signal
- component
- detection
- spot
- spots
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 45
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 30
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 claims description 13
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 4
- 230000002688 persistence Effects 0.000 claims description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000036391 respiratory frequency Effects 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000011160 research Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 230000002612 cardiopulmonary effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves using microwaves or terahertz waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
- B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
- B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
- B60R21/01512—Passenger detection systems
- B60R21/0153—Passenger detection systems using field detection presence sensors
- B60R21/01534—Passenger detection systems using field detection presence sensors using electromagneticwaves, e.g. infrared
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/583—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
- G01S13/584—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets adapted for simultaneous range and velocity measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
- G01S7/414—Discriminating targets with respect to background clutter
Description
DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: ?Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell?abitacolo di un veicolo?,
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda i sistemi radar, ed in particolare riguarda un sistema radar destinato all?abitacolo di un veicolo; pi? in particolare, l?invenzione riguarda i sistemi in grado di individuare gli esseri viventi all? interno dell? abitacolo di un veicolo; per esseri viventi si intende la presenza di adulti, bambini o animali che possano occupare diverse aree all?interno del veicolo.
Sono noti allo stato della tecnica numerosi sistemi basati sulla tecnologia radar che consentono il rilevamento di presenze vitali anche in aree piuttosto ampie, come all? interno di un appartamento, come nel caso di JP2010066877, o in grado di verificare la presenza di umani attraverso una parete, come nel caso del sistema di sorveglianza descritto in US2005 128 124.
Uno dei principali problemi che devono essere affrontati nell?ambito di questo tipo di sistemi ? quello legato alla diversa interpretazione del movimento vero e proprio, ossia dello spostamento del bersaglio da identificare, rispetto ai movimenti ripetitivi legati alla respirazione e al battito cardiaco, che classificano il bersaglio come essere vivente. Ci? permette di distinguere bersagli validi rispetto al movimento di oggetti che si possano trovare all?interno dell? abitacolo (problema dei falsi positivi).
Nel documento US2010152600 ? descritto un sistema di rilevamento senza contatto dei parametri fisiologici di un essere vivente, umano o animale, basato sull?uso di sensori radar, in cui viene rilevato il movimento cardio-polmonare del soggetto, vengono quindi rilevati i movimenti che non sono classificati come cardio-polmonari, e viene fornito il dato relativo al movimento cardio-polmonare epurato da eventuali interferenze.
Il problema della discriminazione tra i diversi tipi di segnali rilevati in base alla riflessione delle onde radio trasmesse dal sensore utilizzato sta nel fatto che, a seconda dell? ambiente sottoposto a monitoraggio e delle diverse tipologie di bersaglio che possono essere coinvolte (adulti, bambini, neonati, oggetti inanimati ma comunque dotati di eventuale mobilit?), risulta complesso costruire un modello ideale di funzionamento che si adatti alle diverse casistiche.
Nel documento WO2015140333 ? descritto un metodo per verificare, tramite un sensore radar, se ? presente un infante incustodito all?interno di un autoveicolo. Il metodo comprende la generazione, sulla base delle radiazioni riflesse, di un primo valore indicatore, che indica il grado di movimento associato con una posizione occupabile dell? abitacolo del veicolo, la determinazione che il suddetto primo valore indicatore soddisfi ad un primo criterio predeterminato, e laddove tale criterio venga soddisfatto, nella generazione di un secondo valore indicatore, che indica un grado di ripetitivit? del tracciato del segnale captato dal sensore; se questo secondo valore indicatore soddisfa un secondo criterio predeterminato significa che un infante incustodito ? presente nell? abitacolo.
Il problema comune a tutti i sistemi radar sopra citati sta nella difficolt? di adeguare il percorso di analisi del segnale rilevato in una data area di indagine alle differenti tipologie di presenza che in tale area potrebbero essere riscontrate, e il conseguente rischio di limitare la propria analisi a un ben preciso tipo di esseri viventi, anzich? di estenderla ad una valutazione del loro complesso.
Scopo della presente invenzione ? quindi fornire un sistema radar di individuazione di esseri viventi nell? abitacolo di un veicolo che sia in grado di gestire una variet? di informazioni relative alle condizioni di occupazione dell?abitacolo e al comportamento degli occupanti, con la possibilit? di differenziare la risposta del sistema a seconda delle necessit? di rilevamento.
Oggetto della presente invenzione ? pertanto un sistema radar di individuazione e localizzazione dei segni vitali nell? abitacolo di un veicolo, comprendente almeno un sensore radar posizionato all? interno dell?abitacolo del veicolo, in grado di tracciare i movimenti all? interno dell? abitacolo in una pluralit? di zone di rilevamento, ciascuna zona essendo provvista di specifici parametri di rilevamento della radiazione riflessa.
In particolare, ciascuna zona ? la porzione di spazio definita da un intervallo di azimut, elevazione ed estensione rispetto alla posizione del sensore all? interno dell? abitacolo.
In una forma esecutiva, il segnale rilevato dal sensore in ciascuna zona essendo elaborato da un programma comprendente: un componente di generazione di almeno una mappa termica, un componente di tracciamento dei punti di rilevamento (di seguito anche detti spot), un componente di rilevamento dei segni vitali, e un componente di decisione sul rilevamento dei segni vitali.
Vantaggiosamente, la suddivisione in zone del segnale rilevato dal sensore viene operata contestualmente alla generazione della mappa termica.
Inoltre, il programma per l?elaborazione del segnale comprende ulteriormente un componente di validazione del rilevamento dei segni vitali, operante in parallelo con il componente di rilevamento dei segni vitali.
In particolare, il componente di generazione di almeno una mappa termica comprende: la regolazione della calibrazione del sensore, l?elaborazione della distanza e della potenza del segnale riflesso, la rimozione della componente statica del segnale e dei disturbi.
Il componente di generazione di almeno una mappa termica inoltre comprende la formazione del fascio tridimensionale, la compressione in bidimensionale, e la rimozione del rumore. Vantaggiosamente, per ciascuna zona di rilevamento, l?estensione viene definita attraverso la compressione in mappa bidimensionale, mentre l?ampiezza azimutale e l?elevazione vengono definite dopo la rimozione del rumore. In particolare la formazione del fascio tridimensionale comprende l?elaborazione della matrice di covarianza inversa, l?elaborazione del vettore direzionale, la calibrazione angolare e la formazione del fascio con la minima risposta di varianza priva di distorsione (MVDR beamforming).
Il componente di tracciamento degli spot comprende il rilevamento dei picchi energetici e della loro posizione tridimensionale, il calcolo del fondo di rumore, la mappatura della posizione dei picchi con la zona di ricerca, la verifica del rapporto segnale rumore dei picchi, l? associazione dei picchi con gli spot, la fusione degli spot, l' aggiornamento degli spot non rintracciati, la rimozione degli spot.
Il componente di rilevamento dei segnali vitali comprende: il controllo sull?istante di nascita e sulla persistenza degli spot, condotto in parallelo con l?elaborazione degli spot rispetto al tempo. In una variante esecutiva, all?elaborazione degli spot rispetto al tempo ? affiancata in parallelo l?elaborazione degli spot in frequenza.
L?elaborazione degli spot rispetto al tempo comprende l?elaborazione delle metriche di riferimento per la zona e per lo spot, che comprendono la potenza del rumore, il rapporto segnale rumore della zona, e il segnale respiratorio; successivamente comprende in parallelo l? analisi del movimento accentuato e l?analisi del movimento respiratorio; a tale riguardo, per ogni zona ? stabilito un livello di soglia superiore del rapporto segnale rumore al di sopra del quale ? rilevato movimento accentuato. Successivamente, viene presa la decisione relativa allo spot analizzato.
Nell?analisi del segnale respiratorio viene stabilita per ciascuna zona un livello di soglia superiore di una metrica ricavata dall?energia del segnale rilevato all? interno di una data banda di frequenza respiratoria, ottenuta mediante almeno un opportuno filtro, rispetto all? energia individuata al di fuori della banda respiratoria, al di sopra del quale il segnale rilevato ? considerato un tracciato respiratorio, essendo rilevato per ogni zona un valore di potenza del segnale respiratorio al di sotto del quale la zona non risulta occupata.
L?elaborazione degli spot in frequenza, attraverso trasformata veloce di Fourier (FFT), comprende il calcolo dello spettro di potenza del segnale, l? analisi delle componenti di frequenza del movimento respiratorio e l? analisi delle armoniche di ordine superiore al primo riconducibili al movimento respiratorio.
La decisione sul rilevamento dei segni vitali comprende il calcolo del tasso medio di rilevamento, la scelta del miglior rilevatore, e la decisione finale; per rilevatore va intesa la coppia spot-filtro, e il migliore rilevatore ? quello che ha il tasso di rilevamento pi? elevato.
Il componente di validazione del rilevamento di segni vitali comprende il buffering dei dati, il calcolo dello spettro di potenza del segnale per ogni spot, e la decisione di validazione. Il buffering dei dati comprende, per ciascuno spot e per ogni intervallo di scansione (frame) dalla nascita dello spot, il valore del segnale rilevato ad una distanza dal sensore eguale a quella misurata per lo spot. Il calcolo dello spettro di potenza ? basato sull?elaborazione per ciascuno spot del buffering di dati relativo. La decisione di validazione ? basata sulla definizione di sotto-bande spettrali, ove per ciascuna sotto-banda sono valutate le seguenti metriche: picco di energia, energia media, e densit? spettrale di potenza del segnale. Una valutazione delle armoniche del segnale su tutta la banda viene poi eseguita per definire la frequenza portante.
Ulteriori vantaggi e caratteristiche del sistema secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di una forma esecutiva della medesima resa, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle tavole di disegni allegati, cui:
La figura 1 ? un diagramma schematico raffigurante l? abitacolo di un autoveicolo in cui ? installato il sistema secondo l?invenzione;
la figura 2 mostra alcuni possibili esempi di configurazione del segnale trasmesso dal sensore del sistema secondo la presente invenzione;
le figure da 3a a 3c sono rappresentazioni schematiche delle zone di rilevamento secondo una forma esecutiva del sistema secondo la presente invenzione;
le figure da 4 a 7 sono dei tracciati a) del segnale respiratorio come ampiezza in funzione del tempo, e b) dello spettro respiratorio come potenza in funzione della frequenza, per alcuni esempi di bersagli, validi o falsi positivi, rilevabili all? interno di un veicolo dal sistema secondo l?invenzione;
la figura 8 illustra due mappe termiche bidimensionali generate dal sistema secondo la presente invenzione;
la figura 9 ? uno schema a blocchi del programma di elaborazione del segnale rilevato dal sensore del sistema secondo l?invenzione;
la figura 10 ? uno schema a blocchi che illustra le fasi operative di uno dei componenti del programma della figura 9;
la figura 11 ? uno schema a blocchi che illustra le fasi operative di un altro dei componenti del programma della figura 9;
la figura 12 ? uno schema a blocchi che illustra le fasi operative di un componente del componente del programma della figura 11 ;
la figura 13 ? uno schema a blocchi che illustra le fasi operative di un componente del componente della figura 12;
la figural4 ? uno schema a blocchi che illustra le fasi operative di un altro dei componenti del programma della figura 9; e
la figura 15 ? uno schema a blocchi che illustra le fasi di un altro componente del programma della figura 9.
In figura 1 ? illustrato schematicamente un autoveicolo 1 , nel cui abitacolo 101 ? posizionato un sensore 201 ; l?area di rilevamento 211 del sensore 201 copre i sedili 401 e il pavimento della fila posteriore cos? come i sedili 301 e il pavimento della fila anteriore, e quindi ? in grado di individuare e localizzare la presenza del conducente 501 cos? come del neonato collocato nell? apposito seggiolino 601.
In figura 2 sono illustrate tre possibili configurazioni del sensore radar rispondenti a differenti esigenze in termini di rilevazione del segnale e di particolari vincoli di emissione elettromagnetica. Nella configurazione indicata con a) i chirp, ossia i segnali con frequenza a variazione lineare rispetto al tempo che rappresentano l?impulso base del sensore, sono equidistanti tra loro all? interno dell?intervallo di scansione (frame); nella seconda b) i chirp sono sempre equidistanti all'interno dell? intervallo di scansione, ma con la distanza raddoppiata, che porta ad un ciclo di lavoro (duty cycle) dimezzato; e nella terza c) i chirp sono, a parit? di ciclo di lavoro rispetto al caso a), concentrati nella parte iniziale dell? intervallo di scansione.
Nelle figure da 3a a 3c ? illustrata schematicamente una suddivisione in zone di rilevamento dell? abitacolo; alle parti uguali corrispondono uguali numerali; ciascuna zona ? la porzione di spazio definita da un intervallo di azimut, elevazione ed estensione rispetto alla posizione del sensore all? interno dell?abitacolo. Nella vista laterale in elevazione della figura 3a ? evidenziato come la zona 231 , corrispondente ad un sedile 401 della fila posteriore, sia dotata di una estensione data R, e di una elevazione data E.
Analogamente vanno considerate le medesime variabili per la zona 221, che comprende il sedile 301 della fila anteriore. La vista frontale azimutale della figura 3b mostra le tre zone 231 , 241 e 251 in cui viene suddiviso il rilevamento rispetto ai sedili 401 della fila posteriore, ogni zona dotata di un?estensione R e di un?ampiezza azimutale A. Nella figura 3c ? quindi illustrata in pianta dall? alto la possibile suddivisione del rilevamento in cinque zone, due delle quali, 221 e 261, relative ai sedili 301 della fila anteriore, e le restanti tre relative ai sedili 401 della fila posteriore.
Chiaramente, la scelta di suddividere in zone di rilevamento distinte l?attivit? del sensore comporta il vantaggio che possono essere impostati in modo differente i parametri operativi da una zona all?altra, e quindi pu? essere adattata opportunamente la situazione a seconda dello scenario in analisi per una data zona.
Questa scelta discende dalla variet? di situazioni assai differenti che si possono riscontrare all? interno di un abitacolo di un veicolo, che sono sommariamente esemplificate dai diagrammi delle figure da 4 a 7.
In figura 4 in a) ? illustrato il tracciato del segnale respiratorio di un neonato addormentato, come ampiezza in funzione del tempo, mentre in b) ? illustrato il tracciato dello spettro respiratorio, come potenza in funzione della frequenza.
Nella figura 5 in a) ? illustrato il tracciato del segnale respiratorio di un adulto sveglio, e in b) il tracciato dello spettro respiratorio, entrambi i tracciati sono nelle medesime variabili di quelli della figura 3.
In figura 6, in a) ? illustrato il tracciato del segnale respiratorio di un adulto in movimento, mentre in b) ? illustrato il tracciato dello spettro respiratorio.
Nella figura 7 infine, ? illustrato un esempio di falso positivo, ossia a) il tracciato del segnale respiratorio, e b) il tracciato di spettro respiratorio rilevato per una bottiglia d?acqua che si muove su di un sedile, con l?autoveicolo soggetto a scosse esterne.
Come si pu? notare da questi tracciati, l?interpretazione del dato rilevato deve sottostare a numerose considerazioni, e quindi ? importante l?analisi della periodicit? e della potenza del segnale, la validazione della compatibilit? di quest?ultimo con quello di un essere vivente, e l?opportunit? di regolare localmente i parametri di rilevamento di una data zona in base alle sue proprie caratteristiche.
In figura 8 ? illustrato un esempio di mappe termiche generate dal sistema secondo la presente invenzione. In a) ? illustrata la mappa termica sul piano Azimut-Elevazione, mentre in b) ? illustrata la mappa termica AzimutEstensione. In entrambe le figure ? evidenziato il punto di rilevamento energetico S, gi? definito in precedenza come spot; questo elemento ? la chiave funzionale del programma di elaborazione dei dati rilevati dal sensore, di seguito meglio descritto.
In figura 9 ? illustrato il diagramma a blocchi di una forma esecutiva del programma di elaborazione del dato rilevato dal sensore del sistema secondo la presente invenzione. Tale programma comprende un componente di generazione di almeno una mappa termica 10, che riceve il segnale rilevato dal sensore 201 , un componente di tracciamento degli spot 20, un componente di rilevamento dei segni vitali 30, e un componente di decisione sul rilevamento dei segni vitali 40, che trasmette i suoi esiti all? interfaccia esterna 60; in parallelo al componente di rilevamento dei segnali vitali opera il componente di validazione del rilevamento di segnali vitali 50. In particolare, la suddivisione in zone del segnale rilevato dal sensore viene operata contestualmente alla generazione della mappa termica.
Il componente 10 di generazione di almeno una mappa termica comprende: la regolazione della calibrazione del sensore, l?elaborazione dell?estensione del segnale, la rimozione della componente statica del segnale e dei disturbi.
Il componente 10 di generazione di almeno una mappa termica comprende inoltre la formazione del fascio tridimensionale, la compressione in una mappa bidimensionale, e la rimozione del rumore. In questo caso, per ciascuna zona di rilevamento, l?estensione viene definita attraverso la compressione in mappa bidimensionale, mentre l? ampiezza azimutale e l?elevazione vengono definite dopo la rimozione del rumore.
In particolare la formazione del fascio tridimensionale comprende l?elaborazione della matrice di covarianza inversa calcolata sui chirp, l?elaborazione del vettore direzionale, la calibrazione angolare e la formazione del fascio con la minima risposta di varianza priva di distorsione (MVDR beamforming).
In figura 10 ? illustrato con maggiore dettaglio 11 tracciamento degli spot (20), che comprende: il rilevamento (21) dei picchi, l?elaborazione del rumore (22), la mappatura dei picchi nella zona (23), la verifica del rapporto segnale rumore dei picchi (24), l?associazione dei picchi agli spot (25), la fusione degli spot (26), l? aggiornamento degli spot non rintracciati (27), la rimozione degli spot (28) .
In figura 11 ? illustrato in maggiore dettaglio il componente 30 di rilevamento dei segnali vitali, che comprende: il controllo sull?istante di nascita e sulla persistenza degli spot (31), condotto in parallelo con l?elaborazione degli spot rispetto al tempo (32). In questa variante esecutiva, all?elaborazione degli spot rispetto al tempo ? affiancata in parallelo l?elaborazione degli spot in frequenza (33), attraverso trasformata veloce di Fourier (FFT), che comprende il calcolo dello spettro di potenza del segnale, l?analisi delle componenti di frequenza del movimento respiratorio e l?analisi delle armoniche di ordine superiore al primo riconducibili al movimento respiratorio.
In figura 12 ? illustrata con maggiore dettaglio l? elaborazione degli spot rispetto al tempo (32), che comprende l?elaborazione delle metriche di riferimento per la zona e per lo spot (321), che comprendono la potenza del rumore, il rapporto segnale rumore della zona, e il segnale respiratorio; successivamente comprende in parallelo l? analisi del movimento accentuato (322) e l? analisi del movimento respiratorio (324); a tale riguardo, per ogni zona ? stabilito un livello di soglia superiore del rapporto segnale rumore al di sopra del quale ? rilevato movimento accentuato: segue quindi la decisione (323) relativa allo spot analizzato.
Nella figura 13 ? illustrata in maggiore dettaglio l? analisi del segnale respiratorio (324), nella quale viene stabilita per ciascuna zona un livello di soglia superiore di una metrica (3244) ricavata dall?energia del segnale (3242) rilevato all?interno di una data banda di frequenza respiratoria, ottenuta mediante almeno un opportuno filtro (3241), rispetto all?energia individuata (3243) al di fuori della banda respiratoria, al di sopra del quale il segnale rilevato ? considerato un tracciato respiratorio (3245), essendo rilevato per ogni zona un valore di potenza del segnale respiratorio (3246) al di sotto del quale la zona non risulta occupata.
In figura 14 ? illustrata con maggiore dettaglio la decisione (40) sul rilevamento dei segni vitali, che comprende il calcolo del tasso medio di rilevamento (41), realizzato sulla base degli esiti dell?elaborazione degli spot rispetto al tempo, del controllo sull? istante di nascita e sulla persistenza degli spot, e degli esiti dell?elaborazione FFT degli spot. A questo, consegue la scelta (42) del miglior rilevatore, e la decisione finale (43); per rilevatore va intesa la coppia spot-filtro, e il migliore rilevatore ? quello che ha il tasso di rilevamento pi? elevato.
In figura 15 ? illustrato in maggiore dettaglio il componente di validazione (50) del rilevamento di segni vitali, comprendente il buffering dei dati (51), il calcolo dello spettro di potenza (52) del segnale per ogni spot, e la decisione di validazione (55). Il buffering dei dati comprende, per ciascuno spot e per ogni intervallo di scansione (frame) dalla nascita dello spot, il valore del segnale rilevato ad una distanza dal sensore eguale a quella misurata per lo spot. Il calcolo dello spettro di potenza ? basato sull?elaborazione per ciascuno spot del buffering di dati relativo.
La decisione di validazione (55) ? basata sulla definizione di sotto-bande spettrali (53), ove per ciascuna sotto-banda sono valutate le seguenti metriche: picco di energia, energia media, e densit? spettrale di potenza del segnale. Una valutazione delle armoniche del segnale (54) su tutta la banda viene poi eseguita per definire la frequenza portante.
Claims (20)
1. Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell? abitacolo di un veicolo, comprendente almeno un sensore radar posizionato all? interno dell? abitacolo del veicolo, in grado di tracciare i movimenti all? interno dell? abitacolo in una pluralit? di zone di rilevamento, ciascuna zona essendo provvista di specifici parametri di rilevamento della radiazione riflessa.
2. Sistema radar secondo la rivendicazione 1 , in cui ciascuna zona ? la porzione di spazio definita da un intervallo di azimut, elevazione ed estensione rispetto alla posizione del sensore all?interno dell? abitacolo.
3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il segnale rilevato dal sensore in ciascuna zona ? elaborato da un programma comprendente: un componente di generazione di almeno una mappa termica, un componente di tracciamento dei punti di rilevamento (di seguito anche detti spot), un componente di rilevamento dei segni vitali, e un componente di decisione sul rilevamento dei segni vitali.
4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui la suddivisione in zone di rilevamento viene eseguita contestualmente alla generazione di almeno una mappa termica.
5. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 4, in cui il programma ulteriormente comprende un componente di validazione del rilevamento dei segni vitali, operante in parallelo con il componente di rilevamento dei segni vitali.
6. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 3 a 5, in cui il componente di generazione di almeno una mappa termica comprende: la regolazione della calibrazione del sensore, l?elaborazione dell? estensione del segnale, la rimozione della componente statica del segnale e dei disturbi.
7. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 3 a 6, in cui il componente di generazione di almeno una mappa termica comprende la formazione del fascio tridimensionale, la compressione in mappa bidimensionale, e la rimozione del rumore.
8. Sistema secondo la rivendicazione 4 e la rivendicazione 7, in cui, per ciascuna zona di rilevamento, l?estensione viene definita attraverso la compressione in mappa bidimensionale, mentre l?ampiezza azimutale e l?elevazione vengono definite dopo la rimozione del rumore.
9. Sistema secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui la formazione del fascio tridimensionale comprende l?elaborazione della matrice di covarianza inversa, l?elaborazione del vettore direzionale, la calibrazione angolare e la formazione del fascio con la minima risposta di varianza priva di distorsione (MVDR beamforming) .
10. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 3 a 9, in cui il tracciamento degli spot comprende: il rilevamento dei picchi energetici e della loro posizione tridimensionale, il calcolo del fondo di rumore, la mappatura della posizione dei picchi con la zona di ricerca, la verifica del rapporto segnale rumore dei picchi, l? associazione dei picchi con gli spot, la fusione degli spot, l' aggiornamento degli spot non rintracciati, la rimozione degli spot.
11. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 3 a 10, in cui il componente di rilevamento dei segnali vitali comprende: il controllo della nascita e persistenza degli spot, condotto in parallelo con l' elaborazione degli spot rispetto al tempo, e la decisione sul rilevamento di segni vitali.
12. Sistema secondo la rivendicazione 11 , in cui all? elaborazione degli spot rispetto al tempo ? affiancata in parallelo l?elaborazione degli spot in frequenza.
13. Sistema secondo la rivendicazione 12, in cui l?elaborazione degli spot in frequenza ? eseguita attraverso trasformata veloce di Fourier (FFT), e comprende il calcolo dello spettro di potenza del segnale, l? analisi delle componenti di frequenza del movimento respiratorio e l? analisi delle armoniche di ordine superiore al primo riconducibili al movimento respiratorio.
14. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui l? elaborazione degli spot rispetto al tempo comprende l' elaborazione delle metriche di riferimento per la zona e per lo spot, che comprendono la potenza del rumore, il rapporto segnale rumore della zona, e il segnale respiratorio; successivamente comprende in parallelo l? analisi del movimento accentuato e l? analisi del segnale respiratorio, e quindi la decisione sullo spot analizzato.
15. Sistema secondo la rivendicazione 14, in cui, nell? analisi del segnale respiratorio viene stabilita per ciascuna zona un livello di soglia superiore di una metrica ricavata dall?energia del segnale rilevato all? interno di una data banda di frequenza respiratoria, ottenuta mediante almeno un opportuno filtro, rispetto all? energia individuata al di fuori della banda respiratoria, al di sopra del quale il segnale rilevato ? considerato un tracciato respiratorio, essendo rilevato per ogni zona un valore di potenza del segnale respiratorio al di sotto del quale la zona non risulta occupata.
16. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 1 a 15, in cui la decisione sul rilevamento dei segni vitali comprende il calcolo del tasso medio di rilevamento, la scelta del miglior rilevatore, e la decisione finale; per rilevatore va intesa la coppia spot-filtro, e il migliore rilevatore ? quello che ha il tasso di rilevamento pi? elevato.
17. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 5 a 16, in cui il componente di validazione del rilevamento di segni vitali comprende il buffering dei dati, il calcolo dello spettro di potenza del segnale per ogni spot, e la decisione di validazione.
18. Sistema secondo la rivendicazione 17, in cui il buffering dei dati comprende, per ciascuno spot e per ogni intervallo di scansione (frame) dalla nascita dello spot, il valore del segnale rilevato ad una distanza dal sensore eguale a quella misurata per lo spot.
19. Sistema secondo la rivendicazione 17 o 18, in cui il calcolo dello spettro di potenza ? basato sull? elaborazione per ciascuno spot del buffering di dati relativo.
20. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 17 a 19, in cui la decisione di validazione ? basata sulla definizione di sotto-bande spettrali, ove per ciascuna sotto-banda sono valutate le seguenti metriche: picco di energia, energia media, e densit? spettrale di potenza del segnale; una valutazione delle armoniche del segnale su tutta la banda viene poi eseguita per definire la frequenza portante.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102021000004697A IT202100004697A1 (it) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell’abitacolo di un veicolo |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102021000004697A IT202100004697A1 (it) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell’abitacolo di un veicolo |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202100004697A1 true IT202100004697A1 (it) | 2022-09-01 |
Family
ID=75850534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102021000004697A IT202100004697A1 (it) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell’abitacolo di un veicolo |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT202100004697A1 (it) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050128124A1 (en) | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Greneker Eugene F.Iii | Radar detection device employing a scanning antenna system |
| JP2010066877A (ja) | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 居住者監視システムおよび居住者監視方法 |
| US20100152600A1 (en) | 2008-04-03 | 2010-06-17 | Kai Sensors, Inc. | Non-contact physiologic motion sensors and methods for use |
| WO2015140333A1 (en) | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Method and system for unattended child detection |
| WO2019238575A1 (en) * | 2018-06-11 | 2019-12-19 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Method for robust vehicle occupancy detection with vital sign monitoring |
| WO2020202159A1 (en) * | 2019-04-02 | 2020-10-08 | Neteera Technologies Ltd. | System for determining object status and method thereof |
-
2021
- 2021-03-01 IT IT102021000004697A patent/IT202100004697A1/it unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050128124A1 (en) | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Greneker Eugene F.Iii | Radar detection device employing a scanning antenna system |
| US20100152600A1 (en) | 2008-04-03 | 2010-06-17 | Kai Sensors, Inc. | Non-contact physiologic motion sensors and methods for use |
| JP2010066877A (ja) | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 居住者監視システムおよび居住者監視方法 |
| WO2015140333A1 (en) | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Method and system for unattended child detection |
| WO2019238575A1 (en) * | 2018-06-11 | 2019-12-19 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Method for robust vehicle occupancy detection with vital sign monitoring |
| WO2020202159A1 (en) * | 2019-04-02 | 2020-10-08 | Neteera Technologies Ltd. | System for determining object status and method thereof |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MABROUK MOHAMED ET AL: "Human Breathing Rate Estimation from Radar Returns Using Harmonically Related Filters", JOURNAL OF SENSORS, vol. 2016, 1 January 2016 (2016-01-01), US, pages 1 - 7, XP055855405, ISSN: 1687-725X, DOI: 10.1155/2016/9891852 * |
| TEXAS INSTRUMENTS: "Automotive in-cabin sensing with 60-GHz single-chip radar", 24 August 2020 (2020-08-24), XP054982403, Retrieved from the Internet <URL:https://training.ti.com/automotive-cabin-sensing-60-ghz-single-chip-radar?context=1147327-1147323-1147330> * |
| WOODALL DAVE: "Texas Instruments AWR6843 60-GHz sensor for incabin sensing", AUTOMOTIVE TI TECH DAYS 2020, 24 September 2020 (2020-09-24), https://training.ti.com/automotive-cabin-sensing-60-ghz-single-chip-radar?context=1147327-1147323-1147330, XP055854881, Retrieved from the Internet <URL:https://www.ti.com/lit/ml/slyp696/slyp696.pdf?ts=1635235724510&ref_url=https%253A%252F%252Ftraining.ti.com%252F> [retrieved on 20211026] * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11447085B2 (en) | 3D time of flight active reflecting sensing systems and methods | |
| EP3652935B1 (en) | Systems and methods for acquiring information from an environment | |
| US20220114817A1 (en) | System, device, and methods for detecting and obtaining information on objects in a vehicle | |
| US10672247B2 (en) | Vehicle occupant detection device | |
| US7409295B2 (en) | Imminent-collision detection system and process | |
| US9482506B1 (en) | Methods and apparatus for non-contact inspection of containers using multiple sensors | |
| JP5753509B2 (ja) | 被測定物情報取得装置 | |
| CN105452898A (zh) | 车辆乘用的雷达感测 | |
| US11709242B2 (en) | Method for detecting a living being on a seat of a vehicle, detection arrangement and vehicle | |
| US9612322B2 (en) | System and method for determining a position of a living being in a vehicle | |
| CN110891829A (zh) | 基于雷达确定车辆乘客车厢内乘客数量的系统和方法 | |
| US10422874B2 (en) | Method and system for spatial modeling of an interior of a vehicle | |
| CN115023744B (zh) | 消除由干扰移动激发的信号的用于生命体征检测的操作雷达传感器系统的方法 | |
| Abedi et al. | Passenger monitoring using AI-powered radar | |
| IT202100004697A1 (it) | Sistema radar di individuazione di esseri viventi nell’abitacolo di un veicolo | |
| KR20210023556A (ko) | 레이더기반 차량 내 생체감지 장치 및 방법 | |
| US11894611B2 (en) | Automotive microwave lens device for generation of heart-shaped radiation pattern in interior car sensing applications | |
| JP2022188651A (ja) | 乗員検知装置、方法、およびプログラム | |
| US20240012100A1 (en) | Radio wave sensor and occupant detection device | |
| KR102616513B1 (ko) | 차량용 후석승객알람 시스템 | |
| JP2001071858A (ja) | 車内の物体の有無と方向を測定する方法 | |
| JP2023101293A (ja) | 生体情報検出装置 | |
| Ziraknejad et al. | Quantifying occupant head to head restraint relative position for use in injury mitigation in rear end impacts | |
| JP2022189451A (ja) | 生体検知装置 | |
| JP2023104063A (ja) | 生体情報検出装置 |