專利名稱：具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器，更具體的說，尤其涉及一種采用正交時分編碼并分別同步解碼的具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器。
背景技術(shù)：
人數(shù)傳感器又稱客流量計數(shù)器，是一種統(tǒng)計人員通過數(shù)量的一種傳感器。廣泛用于商場、酒店的客流量統(tǒng)計，通過對客流量進行時間、空間上分析，快速及時做出經(jīng)營決策，對調(diào)整商業(yè)、零售業(yè)營銷模式有著至關(guān)重要的作用，提高商場競爭力。簡易的對射式人數(shù)傳感器也用于節(jié)能控制中，實現(xiàn)人多時多開燈、人少時少開燈的控制模式。人數(shù)傳感器按照技術(shù)實現(xiàn)方式可分為接觸式和非接觸式兩種，接觸式主要是所有人員到考勤機上進行指紋登記或每人使用一定的門禁卡，每次通過時由近距離的射頻識別RFID (Radio Frequency IDentification)設(shè)備進行自動識別，完成人員數(shù)量的統(tǒng)計,這種系統(tǒng)只能適合于特定的單位，對于公共場合的人數(shù)統(tǒng)計無法適用。非接觸式人數(shù)傳感器從原理上又分為紅外和視頻兩大類。其中紅外人數(shù)傳感器又分為:紅外對射和紅外光幕兩類。視頻又可分為:視頻計數(shù)器和熱成像視頻計數(shù)器。由于不需要人員對設(shè)備的專門操作，因此對測量的人員沒有限制，可以廣泛地應(yīng)用于公共場合的人數(shù)統(tǒng)計上。在這些非接觸的 人數(shù)傳感器中，紅外光幕和視頻技術(shù)的人數(shù)檢測精度高，識別誤差小，主要用于商場等場合的使用。但價格貴，探測范圍受限，難于適用于節(jié)能控制中?；诩t外對射的人數(shù)傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，價格便宜。雖然人數(shù)檢測精度不高，識別誤差大，但在對識別誤差要求不要的場合還是得到了廣泛的應(yīng)用，是節(jié)能控制中的主要選用的人數(shù)傳感器。 紅外對射人數(shù)傳感器采用紅外對射的原理構(gòu)成，主要由發(fā)射器和接收器組成，當(dāng)沒有人員經(jīng)過時，接收器可以接收到發(fā)射器發(fā)出的紅外線；當(dāng)有人經(jīng)過時，人員將紅外線遮擋，因其不具有穿透性，接收器接收不到發(fā)射器發(fā)射的紅外線。接收到紅外線和接收不到紅外線這兩種工作狀態(tài)，可以作為是否有人經(jīng)過的標志。人數(shù)傳感器與安防監(jiān)控中的紅外對射入侵傳感器的主要區(qū)別是，不但要判斷是否有人通過，還要判斷人員通過的方向。往里進入時，人數(shù)增加，往外外出時人數(shù)減小。人數(shù)傳感器的原理如圖1所示，傳感器發(fā)射器由兩路紅發(fā)射器A和B，與它們相對的是兩路接收管A和B，在發(fā)射與接收之間形成兩路紅外線A和B，一路發(fā)射和一路接收組成一個通道。通道A靠近門外，通道B靠近室內(nèi)。當(dāng)人員進入時，先遮擋紅外線A，后遮擋紅外線B,外出過程與之相反。在沒有人通過時，發(fā)射器發(fā)射的紅外線能夠被接收器接收到，所以接收器A、B都輸出高電平；進入時，人體先遮擋紅外線A，接收器A收不到紅外信號，輸出低電平；人體經(jīng)過時間T再遮擋紅外線B，接收器B再輸出低電平，人員通過后，接收器A先接收到紅外線而返回高電平，接收器B經(jīng)過時間T后再返回高電平。人員外出的過程相反，這樣就形成了如圖2所示的波形圖。波形A與B下降沿的時間差T可以由公式(I)得到。T = —(I)式中:T為時間差，L為通道A與B之間的距離，V為人員通過的速度。通過比較信號A與B的時間差，可以判斷出人體通過傳感器探測區(qū)域的方向；通過測量信號A和B出現(xiàn)的脈沖個數(shù)，可以計算出通過的人數(shù)值。兩者結(jié)合就可以統(tǒng)計出通過傳感器的靜人數(shù)。這就是紅外對射人數(shù)傳感器的基本原理。對射計數(shù)是通過人體通過時對紅外光線的遮擋來實現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計的，一般都是安裝在門框的兩側(cè)。當(dāng)人體并排出入時，由于人體之間沒有間隙，只會在接收端出現(xiàn)一個低電平脈沖，只會當(dāng)成一個人進行計數(shù)。這是這種傳感器原理性的缺點，無法用技術(shù)手段來消除。這種傳感器還有一個缺點，就是探測誤差還與人體通過的位置有關(guān)，從發(fā)射器前經(jīng)過時，探測誤差大；從接收器前通過時探測誤差小。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了克服探測誤差與人體通過位置有關(guān)的技術(shù)問題缺點，提供了一種采用正交時分編碼并分別同步解碼的具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器。本實用新型的具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器，包括紅外發(fā)射器Α、紅外發(fā)生器B、紅外接收器Α、紅外接收器B以及用于產(chǎn)生高頻脈沖信號的振蕩器；其特別之處在于:所述振蕩器的輸出經(jīng)第一分頻器形成載波信號，第一分頻器的輸出經(jīng)第二分頻器產(chǎn)生正交時分信號A和正交時分信號B ;載波信號與正交時分信號A經(jīng)調(diào)制電路A的調(diào)制后接于紅外發(fā)射器A的輸入端，載波信號與正交時分信號B經(jīng)調(diào)制電路B的調(diào)制后接于紅外發(fā)射器B的輸入端；在正交時分信號Α、正交時分信號B碼兀的中央位置分別產(chǎn)生有同步信號Α、同步信號B ;紅外接收器A的輸出與同步信號A經(jīng)解調(diào)電路A形成輸出Α，紅外接收器B的輸出與同步信號B 經(jīng)解調(diào)電路B形成輸出B。紅外接收器A用于接收紅外發(fā)生器A發(fā)出的紅外信號，組成一個發(fā)射和接收通道；紅外接收器B用于接收紅外發(fā)生器B發(fā)出的紅外信號，形成另一個發(fā)射和接收通道。信號A與信號B為正交時分信號，即兩信號不存在同時為高電平的時刻。同步信號Α、同步信號B脈沖的上升沿分別與正交時分信號Α、正交時分信號B的中央位置相對應(yīng)。解調(diào)電路A中，在同步信號A的每個上升沿都會鎖存紅外接收器A輸出信號，并且在下一次鎖存之前，都會保持輸出A不變。對于解調(diào)電路B來說，輸出原理相同。本實用新型的具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器，其特征在于:所述振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號為455ΚΗζ，第一分頻器為12分頻器，第二分頻器為32分頻器。455ΚΗζ的脈沖信號，經(jīng)12分頻后會產(chǎn)生約38ΚΗζ的載波信號；38ΚΗζ的脈沖信號還經(jīng)32分頻后，得到約1.1SKHz的信號，再分頻和時序組合后形成正交時分信號Α、正交時分信號B以及同步信號A和B。本實用新型的有益效果是:(I)本實用新型的對射式人數(shù)傳感器，紅外發(fā)射器Α、紅外發(fā)射器B采用具有正交時分關(guān)系的信號A和信號B分別作為調(diào)制信號，這就相當(dāng)于給每個發(fā)射頭編制了一個不同的地址，即使兩紅外接收器均可接收到兩紅外發(fā)射器的信號，接收器只能產(chǎn)生自身地址一致的信號輸出。(2)由于產(chǎn)生的同步信號分別與相應(yīng)的正交時分信號的中央位置相對應(yīng)，使得解調(diào)出來的輸出信號與正交時分信號具有嚴格的一致性。
(3)人員通過的時間差恒等于兩個通道之間的距離和人員通過的速度之比，而與通過的位置無關(guān)，大大提高了單人通過對射式人數(shù)傳感器時的檢測精度。

圖1為紅外對射式人數(shù)傳感器的原理圖；圖2為在進入、外出過程中對射式人數(shù)傳感器產(chǎn)生的波形圖；圖3為紅外發(fā)光管和紅外接收管的方向圖；圖4為紅外對射式人數(shù)傳感器的實際光路圖；圖5為兩輸出信號的實際時間差與通過位置的關(guān)系；圖6為具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器的原理圖；圖7為本實用新型的組成框圖；圖8為本實用新型的對射式人數(shù)傳感器的時序圖；圖9時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器的時間差與通過位置的關(guān)系。圖中:1振蕩器,2第一分頻器,3第二分頻器,4載波信號,5正交時分信號A,6正交時分信號B，7調(diào)制電路A，8調(diào)制電路B，9紅外發(fā)射器A，10紅外發(fā)射器B，11紅外接收器A，12紅外接收器B，13解調(diào)電路A，14解調(diào)電路B。
具體實施方式
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以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。在背景技術(shù)中提及:這種傳感器還有一個缺點，就是探測誤差還與人體通過的位置有關(guān)，從發(fā)射器前經(jīng)過時，探測誤差大；從接收器前通過時探測誤差小。其原因如下:我們在原理討論時，把紅外線A、B理想為一條沒有發(fā)散角的高指向性射線，發(fā)射器A發(fā)射的紅外線A只能被接收器A接收到，不會被接收器B接收到；同樣發(fā)射器B發(fā)射的紅外線B只能被接收器B接收，不會被接收器A接收到。如果采用激光作為傳輸射線，或者兩個通道之間的距離很大，可以實現(xiàn)上述理想情況。但由于激光對人體有一定傷害，而且價格貴壽命短，無法采用。而整個傳感器需要安裝在門框上，發(fā)射器與接收器中兩個通道之間的距離最大只有IOcm左右，這就和理論分析有很大的區(qū)別了。從價格、壽命和安全性考慮，發(fā)射器光源只能采用普通的紅外發(fā)光管。接收器一般采用一體化的紅外接收頭。這是目前對射式人數(shù)傳感器常用的方案。發(fā)光管和紅外接收頭都有一定的發(fā)射角度和接收角度，圖3是它們典型的方向圖。如果利用這些器件組成對射式人數(shù)傳感器，實際的光路圖如圖4所示。圖中為了簡介，只畫出了兩個接收頭的方向圖。從圖中可以看出，發(fā)射器A的紅外線可以被接收器B接收到；同樣，發(fā)射器B的紅外線也可以被接收器A接收到，相當(dāng)于發(fā)射器只有一個，即發(fā)射器由點光源等效成了面光源。同時兩個接收器的方向圖絕大部分是重合的，即使采用透鏡系統(tǒng)重新進行聚光，接收角度也很難做到小于30°。由于兩個通道之間的距離一般小于10cm，探測距離一般大于Im(最小為門的寬度)。到達發(fā)射器位置，兩個接收器的方向圖基本是重合的。通過實際測量，同一物體從不同位置通過檢測區(qū)域時，時間差為:
權(quán)利要求1.一種具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器，包括紅外發(fā)射器A (9)、紅外發(fā)生器B(10)、紅外接收器A (11)、紅外接收器B (12)以及用于產(chǎn)生高頻脈沖信號的振蕩器(I);其特征在于:所述振蕩器的輸出經(jīng)第一分頻器(2)形成載波信號(4)，第一分頻器的輸出經(jīng)第二分頻器(3)產(chǎn)生正交時分信號A (5)和正交時分信號B (6);載波信號與正交時分信號A經(jīng)調(diào)制電路A (7)的調(diào)制后接于紅外發(fā)射器A的輸入端，載波信號與正交時分信號B經(jīng)調(diào)制電路B (8)的調(diào)制后接于紅外發(fā)射器B的輸入端；在正交時分信號A、正交時分信號B碼元的中央位置分別產(chǎn)生有同步信號A、同步信號B ;紅外接收器A的輸出與同步信號A經(jīng)解調(diào)電路A (13)形成輸出A，紅外接收器B的輸出與同步信號B經(jīng)解調(diào)電路B (14)形成輸出B0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器，其特征在于:所述振蕩器(I)產(chǎn)生的脈沖信號為455KHZ，第一分頻器(2)為12分頻器，第二分頻器為32分頻 器。
專利摘要本實用新型的具有時分多址編碼的對射式人數(shù)傳感器，包括兩路紅外發(fā)射器A、B、兩路紅外接收器A、B和振蕩器；特征在于振蕩器經(jīng)第一分頻器形成載波信號，第一分頻器的輸出經(jīng)第二分頻器后產(chǎn)生正交時分信號A、B；載波信號與正交時分信號A、B經(jīng)調(diào)制后接于紅外發(fā)射器A、B的輸入端；在正交時分信號A、B碼元的中央位置分別產(chǎn)生有同步信號A、B；紅外接收器A、B的輸出經(jīng)解調(diào)電路A、B形成輸出A和輸出B。本實用新型的對射式人數(shù)傳感器，采用具有正交時分關(guān)系的信號A、B分別作為調(diào)制信號，相當(dāng)于給每個發(fā)射頭編制了一個不同的地址，接收器只能產(chǎn)生自身地址一致的信號輸出。提高了單人通過對射式人數(shù)傳感器時的檢測精度。
文檔編號G07C9/00GK203133977SQ201320128039
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者黃程云, 王立功 申請人:黃程云