專利名稱：用于安全應(yīng)用的微波智能運(yùn)動(dòng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于安全行業(yè)以檢測所保護(hù)區(qū)域侵入者的雙技術(shù)運(yùn)動(dòng)傳感器。更具體地說，本發(fā)明涉及既檢測運(yùn)動(dòng)又檢測該運(yùn)動(dòng)距傳感器的范圍或距離的運(yùn)動(dòng)傳感器。
背景技術(shù)：
有幾種類型的侵入檢測傳感器如今常被使用，例如無源紅外(PIR)超聲或無線電檢測。超聲運(yùn)動(dòng)檢測器價(jià)格低廉，并工作在窄帶寬，并常用在自動(dòng)開門器中。
無源紅外(PIR)傳感器常用在家庭安全裝置中，并采用物體的熱圖像來檢測侵入。但是，PIR傳感器沒有范圍調(diào)節(jié)，且許多虛假報(bào)警會(huì)由目標(biāo)范圍外的運(yùn)動(dòng)所觸發(fā)。
無線電檢測傳感器使用微波信號(hào)，并通過對(duì)發(fā)送的信號(hào)和接收的回聲信號(hào)進(jìn)行比較來檢測侵入，并檢測多普勒頻移回聲。但典型的無線電檢測傳感器也不能確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍。此外，對(duì)于目前基于多普勒的運(yùn)動(dòng)檢測器，安裝者必須走到距檢測器最遠(yuǎn)的被保護(hù)距離，并調(diào)節(jié)裝置的靈敏度，然后重新走這段距離，然后重新調(diào)節(jié)其靈敏度，直到檢測器在最遠(yuǎn)的距離但不能再遠(yuǎn)了報(bào)警為止。這就有了內(nèi)置誤差，即，會(huì)在比較小目標(biāo)更遠(yuǎn)距離處檢測到較大目標(biāo)。
由于上述傳感器不能測量范圍，因此傳感器就缺少了確定所檢測運(yùn)動(dòng)是否在被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的能力。
為了確定物體的范圍，一些運(yùn)動(dòng)傳感器采用脈沖雷達(dá)或門控技術(shù)。脈沖雷達(dá)使用窄脈沖來得到時(shí)域中的距離信息。距接收器的距離與所接收信號(hào)和所發(fā)送信號(hào)的時(shí)間差成比例。
但是，當(dāng)前具有測距能力的運(yùn)動(dòng)傳感器需要很大的電流消耗，并且很貴。所以，有需要減少安裝時(shí)間，并減少在確定范圍時(shí)所需的電流消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)檢測器將運(yùn)動(dòng)檢測器的性能與有效范圍確定檢測器的性能結(jié)合起來，以減少虛假報(bào)警事件并減少安裝時(shí)間。本發(fā)明涉及用于安全行業(yè)以檢測被保護(hù)區(qū)域侵入者的運(yùn)動(dòng)傳感器。
具體地說，該檢測器一般在脈沖模式與微波壓控收發(fā)器一起工作。當(dāng)使用多普勒技術(shù)檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器會(huì)切換到FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)發(fā)送。
這就允許確定運(yùn)動(dòng)物體的范圍。本發(fā)明使用微波多普勒檢測來確定何時(shí)測量范圍。因此，范圍確定電路僅在需要時(shí)被接通，于是，電流消耗減少了。
范圍確定可使用專用的DSP(數(shù)字信號(hào)處理)集成電路，或備選的是，可將這種DSP特性組合到大微控制器中，以進(jìn)行必要的快速傅立葉變換。
如果物體超出安裝者所設(shè)定的范圍，則被忽略。如果它在安裝者所設(shè)定的范圍內(nèi)，就被認(rèn)為是侵入并啟動(dòng)報(bào)警。在FMCW范圍確定系統(tǒng)中，所接收的頻率是該范圍的直接函數(shù)，而不是目標(biāo)的大小。
按照本發(fā)明，提供了一種雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器。該雙模式傳感器包括運(yùn)動(dòng)檢測模式，用于檢測物體的運(yùn)動(dòng)；以及距離確定模式，用于確定運(yùn)動(dòng)物體的范圍。距離確定模式使用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)傳輸。
該雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器還包括報(bào)警算法，如果所檢測運(yùn)動(dòng)的范圍在預(yù)定最大檢測范圍內(nèi)，該報(bào)警算法就產(chǎn)生報(bào)警。如果所檢測運(yùn)動(dòng)的范圍超出預(yù)定最大運(yùn)動(dòng)檢測范圍，該報(bào)警算法不產(chǎn)生報(bào)警。
這個(gè)預(yù)定最大檢測范圍(PMDR)由操作員在安裝期間使用選擇器進(jìn)行選擇。
距離確定模式計(jì)算從物體所接收信號(hào)的頻率，并通過將計(jì)算的頻率值與之前從前一周期計(jì)算的頻率值進(jìn)行比較，運(yùn)動(dòng)范圍就可被確定。頻率值是使用快速傅立葉變換計(jì)算的。
而且，按照本發(fā)明，提供了一種包括微波壓控振蕩器(VCO)的雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，它具有脈沖模式以檢測目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，以及調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)模式以確定所檢測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍。
當(dāng)檢測到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，脈沖模式切換到FMCW模式。
雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器還包括微控制器，以控制微波VCO，并計(jì)算所接收信號(hào)的頻率。
微控制器通過將計(jì)算的頻率值與之前從前一周期計(jì)算的頻率值進(jìn)行比較來確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍。
對(duì)于在預(yù)定最大檢測范圍值之外的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，微控制器禁止產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，其中PMDR可由操作員調(diào)節(jié)。
所檢測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍被確定為在具有所定義寬度的小區(qū)內(nèi)。所定義寬度由微波VCO工作的頻帶寬度確定。
還提供了一種相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)檢測方法。


參閱以下文本附圖，本發(fā)明的這些和其它特性、益處和優(yōu)點(diǎn)就顯而易見，在所有視圖中相同的參考編號(hào)指相同的結(jié)構(gòu)，附圖包括圖1示出雷達(dá)運(yùn)動(dòng)檢測器的方框圖。
圖2示出按照本發(fā)明圖示實(shí)施例操作運(yùn)動(dòng)檢測器的方法流程。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種用于微波運(yùn)動(dòng)檢測器或傳感器的方法和電路，以確定何時(shí)測量所檢測運(yùn)動(dòng)的范圍。圖1示出按照本發(fā)明的電路的微波部分及其相關(guān)聯(lián)的方框圖。但這個(gè)電路可以和其它技術(shù)相結(jié)合，例如無源紅外或聲學(xué)。通過在產(chǎn)生報(bào)警前使用兩種技術(shù)來確定運(yùn)動(dòng)，就可避免不正確的報(bào)警?，F(xiàn)參閱圖1所示的電路并參閱圖2所示的方法來說明傳感器的工作。
在安裝運(yùn)動(dòng)傳感器期間，安裝者使用印刷電路板上的最大范圍選擇器開關(guān)2設(shè)定需要保護(hù)的最大范圍(步驟200)。通過使用這個(gè)開關(guān)2，安裝者就不必像用大多數(shù)檢測器那樣“走來走去”地設(shè)定檢測器的靈敏度。
正常工作時(shí)，傳感器工作在脈沖模式作為多普勒運(yùn)動(dòng)傳感器(步驟210)。微控制器1控制微波VCO/收發(fā)器5，特別是振蕩器5A。振蕩器通過發(fā)送天線5C發(fā)出微波信號(hào)。該信號(hào)從所有物體上反射回來，由接收天線5D拾取，然后饋入混頻器5E。
一部分發(fā)送信號(hào)功率通過耦合器5B被耦合到混頻器5E，并與所接收的回聲信號(hào)或多普勒信號(hào)混頻。這部分功率用于驅(qū)動(dòng)混頻器。如果接收到多普勒信號(hào)，則該多普勒信號(hào)在放大器4中被放大，并由微控制器1檢查以確定它是否為侵入(步驟220)。微控制器將接收的多普勒信號(hào)與預(yù)定義的閾值進(jìn)行比較，以確定是否檢測到任何運(yùn)動(dòng)。預(yù)定閾值是基于該系統(tǒng)的噪聲最低限度。這個(gè)值在傳感器的設(shè)計(jì)階段設(shè)定。如果多普勒信號(hào)大于該預(yù)定閾值，這表明物體正在運(yùn)動(dòng)。低于該閾值的多普勒信號(hào)被認(rèn)為是噪聲。如果沒有檢測到運(yùn)動(dòng)，傳感器就保持在脈沖發(fā)送模式(步驟210)。
如果微控制器1指示有侵入，微控制器就會(huì)觸發(fā)微波壓控收發(fā)器5切換到調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)傳輸(步驟230)。
在FMCW傳輸中，微波壓控收發(fā)器5將掃描或改變所發(fā)送信號(hào)的頻率(步驟230)。新信號(hào)會(huì)從微波壓控收發(fā)器5前方的所有物體反射或接收，各個(gè)距離則由不同的接收頻率表示。通過對(duì)記錄的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換即可確定該頻率，且其結(jié)果被記錄(步驟240)。結(jié)果記錄在存儲(chǔ)器部件中。即接收到物體是在運(yùn)動(dòng)還是靜止的信號(hào)。
具體地說，所接收的頻率將由DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)3使用快速傅立葉變換來確定。備選的是，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，快速傅立葉變換功能可結(jié)合到大微控制器1中。
傳感器使范圍和所接收的頻率相關(guān)；頻率越高，范圍越長(步驟250)。
通過對(duì)從一個(gè)傳輸周期所接收的頻率與從另一傳輸周期所接收的頻率進(jìn)行比較，即可確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍(步驟250)。從另一傳輸周期所接收的頻率被用作基準(zhǔn)。根據(jù)在從一個(gè)傳輸周期所接收的頻率和另一傳輸周期的基準(zhǔn)頻率中的改變，即可確定運(yùn)動(dòng)物體的范圍。
微控制器1然后將確定該范圍是否在預(yù)定最大檢測范圍內(nèi)(步驟260)。具體地說，在所確定的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍和由安裝者使用最大范圍選擇器2所設(shè)定的所關(guān)心的最大范圍之間進(jìn)行比較。該結(jié)果被輸入到微控制器中作為控制信號(hào)，用于決定是否產(chǎn)生報(bào)警。
如果比較結(jié)果表明所確定的范圍超出或在所關(guān)心的預(yù)定最大范圍之外，則微控制器將指示或使傳感器忽略所檢測的運(yùn)動(dòng)(步驟265)。另一方面，如果比較結(jié)果表明所確定的范圍在預(yù)定最大值內(nèi)，則微控制器1指示傳感器產(chǎn)生報(bào)警，表明在被保護(hù)區(qū)域內(nèi)有侵入(步驟270)。
在本發(fā)明的圖示實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍被確定在預(yù)定義小區(qū)范圍內(nèi)。測距傳感器的分辨率將由管理機(jī)構(gòu)允許的帶寬確定。
上述傳感器防止在大于所需區(qū)域中檢測運(yùn)動(dòng)，故可防止觸發(fā)虛假報(bào)警。
給出上述說明書和附圖是為了作說明和提供本發(fā)明各方面的實(shí)例。不應(yīng)將本發(fā)明僅限于這些實(shí)例和圖示。給出了上述公開內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員就能夠設(shè)計(jì)各種修改和備選構(gòu)造，它們雖然不同于本文所公開的實(shí)例，但仍可享有本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，并屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器，包括運(yùn)動(dòng)檢測模式，用于檢測物體的運(yùn)動(dòng)；距離確定模式，用于確定由所述運(yùn)動(dòng)檢測模式所述檢測的運(yùn)動(dòng)的范圍，所述距離確定模式使用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)傳輸；以及報(bào)警算法，用于如果所述距離確定模塊確定所述檢測的運(yùn)動(dòng)的所述范圍在預(yù)定最大檢測范圍內(nèi)就產(chǎn)生報(bào)警，如果所述距離確定模塊確定所述檢測的運(yùn)動(dòng)的所述范圍超出所述預(yù)定最大檢測范圍，所述報(bào)警算法就不產(chǎn)生報(bào)警。
2.如權(quán)利要求1所述的雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器，還包括用于調(diào)節(jié)所關(guān)心的所述預(yù)定最大檢測范圍的選擇器。
3.如權(quán)利要求1所述的雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器，其中所述檢測的運(yùn)動(dòng)的范圍被確定在具有所定義寬度的小區(qū)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器，其中所述距離確定模式通過對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換來計(jì)算所接收信號(hào)的頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器，還包括微控制器，當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)檢測模式檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述微控制器從所述運(yùn)動(dòng)檢測模式切換到所述距離確定模式。
6.如權(quán)利要求5所述的雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器，其中當(dāng)所述檢測的運(yùn)動(dòng)在所述預(yù)定最大檢測范圍之外時(shí)，所述微控制器禁止產(chǎn)生報(bào)警。
7.一種雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，包括微波壓控振蕩器(VCO)，所述VCO具有脈沖模式以檢測目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)；以及調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)模式以確定所述檢測的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍；其中當(dāng)檢測到所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，所述脈沖模式切換到所述FMCW模式。
8.如權(quán)利要求7所述的雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，還包括微控制器，所述微控制器控制所述微波VCO，并通過對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換來計(jì)算所接收信號(hào)的頻率。
9.如權(quán)利要求8所述的雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，其中所述微控制器通過將所述計(jì)算的頻率與之前從前一周期計(jì)算的頻率值進(jìn)行比較來確定所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的所述范圍。
10.如權(quán)利要求7所述的雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，其中所述檢測的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的所述范圍被確定在具有所定義寬度的小區(qū)內(nèi)，所述定義的寬度由所述微波壓控振蕩器的工作頻帶寬度確定。
11.如權(quán)利要求7所述的雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，還包括用于調(diào)節(jié)預(yù)定最大檢測范圍的選擇器。
12.如權(quán)利要求7所述的雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，其中所述微控制器對(duì)于所述預(yù)定最大檢測范圍外的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)都禁止產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
13.如權(quán)利要求7所述的雙模式運(yùn)動(dòng)檢測器，其中當(dāng)檢測的運(yùn)動(dòng)在FMCW模式被確定為在所述最大檢測范圍內(nèi)時(shí)，所述微控制器發(fā)送報(bào)警信號(hào)。
14.一種使用微波壓控振蕩器(VCO)的運(yùn)動(dòng)檢測方法，包括以下步驟為要由運(yùn)動(dòng)檢測器保護(hù)的區(qū)域選擇所關(guān)心的最大檢測范圍；檢測至少一個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)在檢測步驟檢測到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，將工作模式從運(yùn)動(dòng)檢測模式切換到距離確定模式；使用調(diào)頻連續(xù)波傳輸，確定所述檢測的運(yùn)動(dòng)是否在所述最大檢測范圍內(nèi)；以及當(dāng)所述檢測的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被確定為在所述最大檢測范圍之外時(shí)，禁止產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的運(yùn)動(dòng)檢測方法，還包括以下步驟計(jì)算在所述調(diào)頻連續(xù)波傳輸中所接收信號(hào)的頻率；將所述頻率與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的之前計(jì)算的頻率進(jìn)行比較；以及根據(jù)所述比較確定運(yùn)動(dòng)的范圍。
16.如權(quán)利要求15所述的運(yùn)動(dòng)檢測方法，其中確定所述檢測的運(yùn)動(dòng)是否在所述最大檢測范圍內(nèi)的所述步驟還包括將所述確定的運(yùn)動(dòng)范圍與所述選擇的最大檢測范圍進(jìn)行比較的步驟。
17.如權(quán)利要求4所述的雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器，其中所述距離確定模塊通過將所述計(jì)算的頻率值與之前從前一周期計(jì)算的頻率值進(jìn)行比較來確定所述檢測的運(yùn)動(dòng)的范圍。
全文摘要
一種雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器用于檢測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍。雙模式運(yùn)動(dòng)傳感器一般工作在脈沖發(fā)送模式。如果檢測到運(yùn)動(dòng)，傳感器自動(dòng)切換到調(diào)頻連續(xù)波發(fā)送模式。這就允許傳感器確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍。傳感器包括微控制器，它將所確定的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的范圍與預(yù)定最大檢測范圍進(jìn)行比較。如果所確定的范圍在或超出預(yù)定最大檢測范圍之外，傳感器則忽略該運(yùn)動(dòng)。如果所確定的范圍在預(yù)定最大檢測范圍內(nèi)，就產(chǎn)生報(bào)警。
文檔編號(hào)G08B13/181GK1971643SQ20061016400
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日
發(fā)明者X·吳, H·L·霍爾維克, L·K·格林, J·N·赫蘭德 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司