趋于即时响应的微波探测器及探测方法技术

本发明专利技术公开了一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中所述微波探测器于一目标空间发射至少一探测波束，和接收所述探测波束在所述目标空间被至少一物体反射形成的一回波，并基于多普勒效应原理生成对应于所述探测波束和相应所述回波的频率差异的一多普勒中频信号，其中通过直接选择所述多普勒中频信号中相应目标频段的所述多普勒中频信号的方式，允许直接基于被选择的目标频段的所述多普勒中频信号识别和判断相应物体的运动，提高了所述微波探测器的响应速度，同时使得不同被探测物体的运动干扰和同一被探测物体的不同运动干扰能够被滤除，因而所述微波探测器适用于对高速运动的物体趋于即时响应的探测和应用。

【技术实现步骤摘要】
趋于即时响应的微波探测器及探测方法
本专利技术涉及微波探测技术，特别涉及趋于即时响应的微波探测器及探测方法。
技术介绍
基于多普勒效应原理的微波探测技术作为人与物，物与物之间相联的重要枢纽在行为探测和存在探测技术中具有独特的优势，其能够在不侵犯人隐私的情况下藉由一微波探测器对一目标空间进行探测，并具有不受所述目标空间的温度影响和对所述目标空间具有一定的穿透特性的优势，因而于工业生产、交通以及智能家居领域具有广阔的应用前景。具体地，所述微波探测器通过于所述目标空间发射至少一探测波束，并接收所述探测波束在所述目标空间被至少一物体反射形成的一回波而产生一回波信号，以基于多普勒效应原理生成对应于所述探测波束和所述回波信号的频率差异的一多普勒中频信号，则所述多普勒中频信号对应于所述目标空间内物体的活动，如所述目标空间内的人体活动，车辆移动，以在后继的应用中根据所述目标空间内的物体的活动作出一系列的响应，如依人体活动或车辆移动调节所述目标空间的照明。目前的微波探测技术主要应用于人体移动的探测，具体地，在获取所述多普勒中频信号后，藉由一低频带通滤波器选择所述多普勒中频信号中对应人体移动的目标频段的所述多普勒中频信号，以通过滤除所述多普勒中频信号中的高频和低频信号的方式减少干扰，从而提高基于所述多普勒中频信号对人体移动的识别的准确性。然而，通过这样的方式，由于在藉由所述低频带通滤波器对目标频段的所述多普勒中频信号进行选择的同时滤除了所述多普勒中频信号中的低频信号，包括所述多普勒中频信号中与人体呼吸、心跳以及肢体微动动作等细微动作相对应的低频区间的所述多普勒中频信号，从而造成利用现有微波探测技术的微波探测器无法对人体的呼吸、心跳以及肢体微动动作等微动动作进行探测，也就是说，现有的所述微波探测器的探测内容单一，限制了所述微波探测器的应用。并且，所述多普勒中频信号中对应人体移动的目标频段的所述多普勒中频信号处于高频或超高频段而易受到所述目标空间内的环境因素的影响，降低了现有的所述微波探测器对人体移动的探测的准确性。此外，目前的应用于高速公路的车辆运动检测及车速检测的微波探测技术，都是基于现有微波探测技术的高成本调制波雷达测速的方式检测车体的运动和运动速度，其中在获取所述多普勒中频信号和将获取的所述多普勒中频信号进行信号放大后，主要通过软件算法直接于全频段的所述多普勒中频信号中提取相应的有效特征，具体地，利用软件算法将对应于电网频率的工频干扰信号滤除，和通过对全频段的所述多普勒中频信号中的波动进行反复对比分析的方式判断对应干扰源的所述多普勒中频信号和对应车辆移动的所述多普勒中频信号，也就是说，所述多普勒中频信号中对应于风吹、草动、树叶摆动、下雨等自然现象的动作干扰，和人、虫鸟移动的干扰的大部分所述多普勒中频信号需要基于对全频段的所述多普勒中频信号中的波动进行多次反复对比分析的方式被识别后才能够被排除。可以理解的是，通过软件算法直接于全频段的所述多普勒中频信号中提取相应的有效特征，其算法复杂，对相应处理器的配置要求较高，因而具有较高的成本，其中由于需要对全频段的所述多普勒中频信号中的波动进行反复对比分析的方式识别而判断对应于车辆移动的目标信号和排除对应于干扰源的所述多普勒中频信号，现有的应用于高速公路的车辆运动检测及车速检测的微波探测技术具有较长的延时效应，而不适用于对高速运动的物体趋于即时响应的探测和应用，如响应于车辆移动对公路照明系统趋于即时的智能控制。也就是说，基于现有的应用于高速公路的车辆运动检测及车速检测的微波探测技术的响应速度慢，不适用于对高速运动的物体趋于即时响应的探测和应用，如基于车辆移动探测应用于高速公路的照明控制，且探测内容单一，无法在满足一定抗外界干扰特性的基础上实现同时对所述目标空间内不同物体或不同活动的探测，如同时对所述目标空间内人体活动和车辆移动的探测，或同时对所述目标空间内人体移动和微动动作的探测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中所述微波探测器于一目标空间发射至少一探测波束，和接收所述探测波束在所述目标空间被至少一物体反射形成的一回波，并基于多普勒效应原理生成对应于所述探测波束和相应所述回波的频率差异的一多普勒中频信号，其中通过选择所述多普勒中频信号中相应目标频段的所述多普勒中频信号的方式，所述目标空间内相应物体的运动能够被探测。本专利技术的另一目的在于提供一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中基于目标频段的所述多普勒中频信号与相应物体运动的对应关系，通过于所述多普勒中频信号中直接选择相应目标频段的所述多普勒中频信号的方式，则被选择目标频段的所述多普勒中频信号直接对应于相应物体运动而允许直接基于被选择的目标频段的所述多普勒中频信号识别和判断相应物体的运动，避免了对全频段的所述多普勒中频信号进行反复对比分析，并无需对所述多普勒中频信号中对应目标物体的运动的目标信号的重复性地判断识别，从而直接提高了所述微波探测器的响应速度。本专利技术的另一目的在于提供一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中基于不同被探测物体的类型，和同一被探测物体的不同运动，通过选择所述多普勒中频信号中相应目标频段的所述多普勒中频信号的方式，不同被探测物体的运动干扰和同一被探测物体的不同运动干扰能够被滤除，有利于提高所述微波探测器对所述目标空间内相应物体的运动的探测的准确性。本专利技术的另一目的在于提供一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中通过滤除特定频段的所述多普勒中频信号的方式选择所述多普勒中频信号中相应目标频段的所述多普勒中频信号，如滤除对应电网频率和电网倍频的所述多普勒中频信号，有利于提高了所述微波探测器对所述目标空间内相应物体的运动的探测的准确性。本专利技术的另一目的在于提供一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中通过选择所述多普勒中频信号中不同目标频段的所述多普勒中频信号的方式，所述微波探测器能够适用于不同的使用场景，提高了所述微波探测器的灵活性和实用性。本专利技术的另一目的在于提供一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中所述微波探测器包括一频率限制模块，其中所述频率限制模块藉由至少一模拟滤波器以滤除非目标频段的所述多普勒中频信号的方式，实现对相应目标频段的所述多普勒中频信号的选择，从而在后继，允许直接基于被选择的目标频段的所述多普勒中频信号识别和判断相应物体的运动，提高了所述微波探测器的响应速度，因而所述微波探测器适用于对高速运动的物体趋于即时响应的探测和应用，如响应于车辆移动对公路照明系统趋于即时的智能控制。本专利技术的另一目的在于提供一趋于即时响应的微波探测器及探测方法，其中至少一所述模拟滤波器被实施为巴特沃斯滤波器，以当藉由巴特沃斯滤波器的积分特性选择相应目标频段的所述多普勒中频信号的时，有利于进一步排除选择后的所述多普勒中频信号中对应于风吹草动、树叶摆动、飞蚊、虫鸟和下雨类微小物体的快速运动的干扰信号，提高了所述微波探测器对所述目标空间内相应物体的运动的探测的准确性，并使得所述微波探测器能够避免风吹草动、树叶摆动、飞蚊、虫鸟和下雨类微小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一微波探测器，所述微波探测器适于依一目标空间内相应物体的运动控制相应的电气设备，其特征在于，包括：/n一多普勒检测模块，其中所述多普勒检测模块被供电而允许于所述目标空间发射至少一探测波束，和接收所述探测波束在所述目标空间被至少一物体反射形成的一回波，并基于多普勒效应原理生成对应于所述探测波束和相应所述回波的频率差异的一多普勒中频信号；/n一频率限制模块，其中所述频率限制模块被设置以滤波的方式选择所述多普勒中频信号中相应目标频段的所述多普勒中频信号；/n一信号放大模块，其中所述信号放大模块通信连接于所述多普勒检测模块和所述频率限制模块，以放大所述多普勒中频信号；以及/n一信号处理模块，其中所述信号处理模块通信连接于所述频率限制模块，并被设置基于目标频段的所述多普勒中频信号的满足一定数值范围的频率和/或幅度提取目标频段的所述多普勒中频信号的有效特征，以允许基于目标频段的所述多普勒中频信号的有效特征生成对相应所述电气设备的控制指令。/n

【技术特征摘要】
1.一微波探测器，所述微波探测器适于依一目标空间内相应物体的运动控制相应的电气设备，其特征在于，包括：
一多普勒检测模块，其中所述多普勒检测模块被供电而允许于所述目标空间发射至少一探测波束，和接收所述探测波束在所述目标空间被至少一物体反射形成的一回波，并基于多普勒效应原理生成对应于所述探测波束和相应所述回波的频率差异的一多普勒中频信号；
一频率限制模块，其中所述频率限制模块被设置以滤波的方式选择所述多普勒中频信号中相应目标频段的所述多普勒中频信号；
一信号放大模块，其中所述信号放大模块通信连接于所述多普勒检测模块和所述频率限制模块，以放大所述多普勒中频信号；以及
一信号处理模块，其中所述信号处理模块通信连接于所述频率限制模块，并被设置基于目标频段的所述多普勒中频信号的满足一定数值范围的频率和/或幅度提取目标频段的所述多普勒中频信号的有效特征，以允许基于目标频段的所述多普勒中频信号的有效特征生成对相应所述电气设备的控制指令。


2.根据权利要求1所述的微波探测器，其中设所述多普勒检测模块的频率为f0Ghz，其中所述频率限制模块被设置对相应目标频段的所述多普勒中频信号的选择满足：至少一目标频段的所述多普勒中频信号的频率处于8.6f0Hz至172f0Hz的范围内。


3.根据权利要求2所述的微波探测器，其中所述频率限制模块包括通信连接于所述信号处理模块的至少一模拟滤波器，以藉由所述模拟滤波器通过滤除非目标频段的所述多普勒中频信号的方式，以模拟量形式输出目标频段的所述多普勒中频信号至所述信号处理模块。


4.根据权利要求3所述的微波探测器，其中至少一模拟滤波器被实施为巴特沃斯滤波器。


5.根据权利要求4所述的微波探测器，其中所述模拟滤波器包括至少一高通滤波器和至少一低通滤波器，其中所述高通滤波器和所述低通滤波器被电性耦合而能够以带通滤波的方式选择目标频段的所述多普勒中频信号。


6.根据权利要求5所述的微波探测器，其中模拟滤波器包括一第一运算放大器、一第二运算放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻、一第四电阻、一第五电阻、一第六电阻、一第七电阻、一第八电阻、一第九电阻、一第十电阻、一第一电容、一第二电容、一第三电容、一第四电容以及一第五电容，其中所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端被连接于所述第一运算放大器的同相输入端，所述第三电阻的两端分别与所述第一运算放大器的反相输入端和输出端相连，所述第一电容一端被连接于所述第二电阻和所述第一运算放大器的同相输入端之间，所述第一电容的另一端被接地，所述第二电容的一端被连接于所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第二电容的另一端被连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第四电阻的一端被连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第四电阻的另一端被连接于所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端被连接于所述第四电容的一端，所述第四电容的另一端被连接于所述第二运算放大器的同相输入端，所述第五电阻的一端被连接于所述第四电容和所述第二运算放大器的同相输入端之间，所述第五电阻的另一端被供电，所述第六电阻的一端被连接于所述第四电容和所述第二运算放大器的同相输入端之间，所述第六电阻的另一端被接地，所述第七电阻的一端被连接于所述第三电容和所述第四电容之间，所述第七电阻的另一端被连接于所述第二运算放大器的输出端，所述第八电阻的一端被连接于所述第二运算放大器的反相输入端，所述第八电阻的另一端被接地，所述第九电阻的一端被连接于所述第八电阻和所述第二运算放大器的反相输入端之间，所述第九电阻的另一端被连接于所述第二运算放大器的输出端，所述第十电阻的一端被连接于所述第二运算放大器的输出端，所述第十电阻的另一端被连接于所述第五电容的一端，所述第五电容的另一端被接地。


7.根据权利要求5所述的微波探测器，其中所述信号处理模块包括一信号采样单元和一控制指令输出单元，其中所述信号采样单元通信连接于所述频率限制模块，以接收模拟量形式的目标频段的所述多普勒中频信号，并将模拟量形式的目标频段的所述多普勒中频信号数字化，其中所述控制指令输出单元通信连接于所述信号采样单元，以依数字化的目标频段的所述多普勒中频信号中满足一定数值范围的频率和/或幅度特征生成对相应所述电气设备的控制指令。


8.根据权利要求7所述的微波探测器，其中所述信号处理模块进一步包括至少一数字分离单元，其中所述数字分离单元被通信连接于所述信号采样单元和所述控制指令输出单元之间，以获取经所述信号采样单元数字化的目标频段的所述多普勒中频信号，并分离出被数字化的目标频段的所述多普勒中频信号中相应频段的所述多普勒中频信号。


9.根据权利要求8所述的微波探测器，其中所述信号采样单元和至少一所述数字分离单元被设置形成带阻滤波器而以带阻滤波的方式滤除目标频段的所述多普勒中频信号中对应电网频率和电网倍频的所述多普勒中频信号。


10.根据权利要求7所述的微波探测器，其中至少一所述模拟滤波器被设置形成带阻滤波器而以带阻滤波的方式滤除目标频段的所述多普勒中频信号中对应电网频率和电网倍频的所述多普勒中频信号。


11.根据权利要求2所述的微波探测器，其中所述频率限制模块包括至少一数字滤波器，其中所述数字滤波器包括一信号采样单元和通信连接于所述信号采样单元的至少一数字分离单元，其中所述信号采样单元采集所述多普勒模块以模拟量输出的所述多普勒中频信号，并将模拟量形式的所述多普勒中频信号数字化，其中所述数字分离单元获取经所述信号采样单元数字化的所述多普勒中频信号，并分离出被数字化的所述多普勒中频信号中相应频段的所述多普勒中频信号而实现对目标频段的所述多普勒中频信号的选择。


12.根据权利要求11所述的微波探测器，其中所述信号采样单元和至少一所述数字分离单元被设置形成巴特沃斯数字滤波器。


13.根据权利要求11所述的微波探测器，其中所述信号处理模块包括一控制指令输出单元，其中所述控制指令输出单元通信连接于所述数字分离单元，以依数字化的目标频段的所述多普勒中频信号中满足一定数值范围的频率和/或幅度特征生成生成对相应所述电气设备的控制指令。


14.根据权利要求13所述的微波探测器，其中所述信号采样单元和至少一所述数字分离单元被设置形成带阻滤波器而以带阻滤波的方式滤除目标频段的所述多普勒中频信号中对应电网频率和电网倍频的所述多普勒中频信号。


15.根据权利要求2至14中任一所述的微波探测器，其中所述频率限制模块被设置对相应目标频段的所述多普勒中频信号的选择进一步满足：其中一目标频段的所述多普勒中频信号的频率处于小于8.6f0Hz的范围内。


16.根据权利要求15所述的微波探测器，其中所述频率限制模块被设置对相应目标频段的所述多普勒中频信号的选择满足：其中一目标频段的所述多普勒中频信号的频率处于小于4.3f0Hz的范围内。


17.根据权利要求16所述的微波探测器，其中所述频率限制模块包括通信连接于所述信号处理模块的至少一巴特沃斯滤波器，其中该巴特沃斯滤波器被设置对相应目标频段的所述多普勒中频信号的选择满足：其中一目标频段的所述多普勒中频信号的频率处于小于10Hz的范围内。


18.根据权利要求17所述的微波探测器，其中所述巴特沃斯滤波器为巴特沃斯模拟滤波器。


19.根据权利要求18所述的微波探测器，其中所述巴特沃斯模拟滤波器包括一第一运算放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻、一第四电阻、一第一电容、一第二电容以及一第三电容，其中所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端被连接于所述第一运算放大器的同相输入端，所述第三电阻的两端分别与所述第一运算放大器的反相输入端和输出端相连，所述第一电容一端被连接于所述第二电阻和所述第一运算放大器的同相输入端之间，所述第一电容的另一端被接地，所述第二电容的一端被连接于所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第二电容的另一端被连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第四电阻的一端被连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第四电阻的另一端被连接于所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端被接地。


20.根据权利要求17所述的微波探测器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹高迪，邹明志，
申请(专利权)人：深圳迈睿智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44