基于毫米波雷达的马桶控制方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种基于毫米波雷达的马桶控制方法及系统，所述方法包括：S1、获取毫米波雷达发送的DFFT数据帧；S2、对DFFT数据帧进行处理，判断感应区域内是否有人；S3、若感应区域内有人，则打开马桶盖，进行手势识别并执行相应动作。本发明专利技术中具有成本低、不受光线影响、无需开孔、对温度变化不敏感、探测区域大等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于毫米波雷达的马桶控制方法及系统
本专利技术属于数字信号处理
，具体涉及一种基于毫米波雷达的马桶控制方法及系统。
技术介绍
毫米波是指波长从0.1～1cm的电磁波，对应的频率范围为30～300GHz，毫米波雷达在智能感知与交互、智能机器人、汽车雷达等领域都有着广泛的应用。毫米波雷达芯片是毫米波雷达的核心部件之一，随着毫米波雷达芯片的集成度越来越高，毫米波雷达芯片实现了越来越多的功能，在芯片内集成了更多专用数字信号处理硬件加速单元。高集成度毫米波雷达芯片大大简化了毫米波雷达的系统开发复杂度，同时大幅降低了系统成本。马桶在长期使用过后会有大量的细菌和污渍，用手触碰非常不卫生，尤其公共马桶更是不愿用手直接触碰。在市场的强烈需求下，逐步出现了各类非接触式马桶，例如基于图像处理的非接触式马桶、基于红外的非接触式马桶等。然而，基于图像处理的非接触式马桶具有以下缺点：1)容易受到环境光线的影响；2)一般基于机器视觉，需要较强的处理资源，成本高；3)隐私担忧。基于红外的非接触式马桶具有以下缺点：1)需要在马桶上开孔，影响美观；2)温度要求敏感；3)探测区域过窄。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于毫米波雷达的马桶控制方法及系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于毫米波雷达的马桶控制方法及系统。为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种基于毫米波雷达的马桶控制方法，所述方法包括：S1、获取毫米波雷达发送的DFFT数据帧；S2、对DFFT数据帧进行处理，判断感应区域内是否有人；S3、若感应区域内有人，则打开马桶盖，进行手势识别并执行相应动作。一实施例中，所述步骤S2中，对DFFT数据帧进行处理具体为：解析DFFT数据帧，去掉帧头帧尾，得到DFFT矩阵，DFFT矩阵的行代表速度维，列代表距离门；对DFFT矩阵进行动态去杂波，得到DFFT_clean矩阵；根据感应区域的大小，计算有效距离门，把DFFT_clean矩阵中无效距离门对应的列清零；对DFFT_clean矩阵进行累加得到DFFT_acc矩阵；获取DFFT_acc矩阵中每一列的最大值rangeMax，并保存最大值rangeMax和最大值对应的行号dopplerIndex，得到dopplerIndex数组及rangeMax数组。一实施例中，所述步骤S2中，判断感应区域内是否有人具体为：若rangeMax数组中的任意值、或零速度维的rangeMax数值的累加值大于第一预设阈值，则判定感应区域内有人；否则，判定感应区域无人。一实施例中，所述步骤S3中，进行手势识别并执行相应动作包括：对DFFT_acc矩阵进行二值化处理得到DFFT_hgr矩阵；获取DFFT_hgr矩阵中最大值对应的行号，并缓存到vbuf中；对vbuf最新的4个值求方差，若方差大于第二预设阈值，则判定有人开始做手势，然后从这4个值中找出最大值和最小值；若最大值大于第三预设阈值，且手势识别计时器未启动，则启动手势识别计时器，并将手势识别状态置为第一状态，认为完成由下到上的挥手动作；若最小值小于第四预设阈值，且手势识别状态为第一状态，则认为完成由上到下的挥手动作，并将手势识别状态置为第二状态；在手势识别计时期间内，继续处理vbuf最新的数据；若最大值大于第三预设阈值，且手势识别状态为第二状态，则认为在继续挥手，并将手势识别状态设置为第三状态；若最小值小于第四预设阈值，且手势识别状态为第三状态，则将手势识别状态置为第四状态。一实施例中，所述步骤S3中，进行手势识别并执行相应动作还包括：手势识别计时器超时后，若手势识别状态为第二状态，则认为完成一次上下挥手动作，打开马桶圈；若手势识别状态为第四状态，则认为完成大于一次上下挥手动作，执行冲水；若手势识别状态为其他状态，则认为没有做有效手势，不执行任何动作。一实施例中，所述步骤S3后还包括：S4、进行手势识别并执行相应动作之后，若在预设时间内感应区域内无人，则关闭马桶盖，若在预设时间内感应区域内有人，则继续进行手势识别并执行相应动作。本专利技术另一实施例提供的技术方案如下：一种基于毫米波雷达的马桶控制系统，所述系统包括：毫米波雷达，用于基于调频连续波获取DFFT数据帧；微控制器，用于获取毫米波雷达发送的DFFT数据帧，对DFFT数据帧进行处理，判断感应区域内是否有人，若感应区域内有人，则打开马桶盖，进行手势识别并执行相应动作。一实施例中，所述微控制器包括：第一接口，用于向毫米波雷达发送输出DFFT数据帧的控制信息；第二接口，用于根据手势识别结果控制马桶执行相应动作；所述毫米波雷达包括：第三接口，用于向微控制器发送DFFT数据帧。一实施例中，第一接口为IIC接口，第二接口为UART接口、IIC接口、GPIO接口中的一种或多种，第三接口为SPI接口。本专利技术具有以下有益效果：与基于图像处理的非接触式马桶相比，本专利技术中通过毫米波雷达及微控制器即可实现，成本低，毫米波雷达不需要光线，不受光线影响，且不会存在隐私问题；与基于红外的非接触式马桶相比，本专利技术中毫米波雷达可以穿透马桶，所以无需开孔，系统工作温度为-20℃～85℃，对温度变化不敏感，系统探测方位角为120°，探测区域大。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术马桶控制方法的流程示意图；图2为本专利技术马桶控制系统的模块示意图；图3为本专利技术一具体实施例中马桶控制系统的模块示意图；图4为本专利技术一具体实施例中马桶控制方法的流程示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1所示，本专利技术公开了一种基于毫米波雷达的马桶控制方法，包括：S1、获取毫米波雷达发送的DFFT数据帧；S2、对DFFT数据帧进行处理，判断感应区域内是否有人；S3、若感应区域内有人，则打开马桶盖，进行手势识别并执行相应动作。参图2所示，本专利技术还公开了一种基于毫米波雷达的马桶控制系统，包括：毫米波雷达，用于基于调频连续波获取DFFT数据帧；微控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于毫米波雷达的马桶控制方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1、获取毫米波雷达发送的DFFT数据帧；/nS2、对DFFT数据帧进行处理，判断感应区域内是否有人；/nS3、若感应区域内有人，则打开马桶盖，进行手势识别并执行相应动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的马桶控制方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、获取毫米波雷达发送的DFFT数据帧；
S2、对DFFT数据帧进行处理，判断感应区域内是否有人；
S3、若感应区域内有人，则打开马桶盖，进行手势识别并执行相应动作。


2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的马桶控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，对DFFT数据帧进行处理具体为：
解析DFFT数据帧，去掉帧头帧尾，得到DFFT矩阵，DFFT矩阵的行代表速度维，列代表距离门；
对DFFT矩阵进行动态去杂波，得到DFFT_clean矩阵；
根据感应区域的大小，计算有效距离门，把DFFT_clean矩阵中无效距离门对应的列清零；
对DFFT_clean矩阵进行累加得到DFFT_acc矩阵；
获取DFFT_acc矩阵中每一列的最大值rangeMax，并保存最大值rangeMax和最大值对应的行号dopplerIndex，得到dopplerIndex数组及rangeMax数组。


3.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的马桶控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，判断感应区域内是否有人具体为：
若rangeMax数组中的任意值、或零速度维的rangeMax数值的累加值大于第一预设阈值，则判定感应区域内有人；
否则，判定感应区域无人。


4.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的马桶控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，进行手势识别并执行相应动作包括：
对DFFT_acc矩阵进行二值化处理得到DFFT_hgr矩阵；
获取DFFT_hgr矩阵中最大值对应的行号，并缓存到vbuf中；
对vbuf最新的4个值求方差，若方差大于第二预设阈值，则判定有人开始做手势，然后从这4个值中找出最大值和最小值；
若最大值大于第三预设阈值，且手势识别计时器未启动，则启动手势识别计时器，并将手势识别状态置为第一状态，认为完成由下到上的挥手动作；
若最小值小于第四预设阈值，且手势识别状态为第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亭，陈涛，
申请(专利权)人：矽典微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31