存在检测设备和方法技术

根据本公开的各实施例涉及存在检测设备和方法。根据实施例，一种检测设备包括：红外温度传感器，该红外温度传感器被配置为提供与监测区域内至少一个个体的热量发射相关联的温度信号；静电电荷变化传感器，该静电电荷变化传感器被配置为提供电荷变化信号，该电荷变化信号指示与至少一个个体相关联的静电电荷的变化；以及处理单元，该处理单元被耦合到红外温度传感器和静电电荷变化传感器，该处理单元被配置为通过接收温度信号和电荷变化信号并联合处理温度信号和电荷来检测在监测区域内至少一个个体的存在。至少一个个体的存在。至少一个个体的存在。

【技术实现步骤摘要】
存在检测设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年4月15日提交的意大利专利申请号102020000007942的权益，其申请内容通过引用整体并入本文。


[0003]本公开涉及一种存在检测设备和方法。

技术介绍

[0004]存在检测设备是已知的，用于识别监测区域内的个体的存在，特别是为了识别未经授权人员的入侵，从而激活警报信号(然而，要强调的是可以设想其他目的，例如节能应用，或家用或工业自动化应用)。
[0005]这种设备设想使用适当的传感器来检测监测区域中个体的存在。
[0006]已知的存在传感器包括：例如，基于红外(IR)范围内的辐射的检测的被动型温度传感器(所谓的PIR传感器)，即，对受监控区域中的温度变化作出反应的传感器；主动型温度传感器，即，被设计为评估发射点与接收点之间发射光线的中断的传感器；或者热图像型温度传感器，即，被设计为检测物体的所谓热谱图的传感器，即，与由物体的主体发射的红外辐射(IR)相关联的温度图像或图。
[0007]已知类型的其他传感器包括微波传感器，微波传感器通常与所谓“双技术(dual
‑
technology)”存在检测器中的PIR传感器一起使用。微波传感器检测物体的运动，而PIR传感器检测热量变化；两种检测的组合生成警报信号。
[0008]例如，在美国专利号6,188,318B1或美国公开号2005/231353A1中描述了使用上述传感器中的一个或多个传感器的适当组合(例如，一个或多个红外温度传感器和一个或多个超声波传感器的组合)的已知的存在检测系统，目的是提高检测的效率并减少假阳性和/或假阴性的数目。
[0009]此外，红外温度传感器是已知的，特别是基于热电堆的红外温度传感器，其由半导体材料的集成技术(例如，利用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术)制成。这些传感器通常包括检测元件(所谓像素)的阵列，这些检测元件各自实现热电偶或热冷结(hot
‑
cold junction)(例如，通过N+掺杂区和P+掺杂区获得)，热冷结从半导体材料(例如，硅)的同一衬底开始形成，使得“冷”结处于已知的温度。
[0010]以已知的方式，热电堆传感器检测相应检测元件之间的温度差ΔT；特别地，当传感器被入射的红外辐射加热时，由于塞贝克效应(Seebeck effect)而生成电压V
T
＝NαΔT，该电压与热电偶元件之间的温度差ΔT、塞贝克系数α和热电偶数目N成比例。
[0011]尽管已知类型的存在检测设备通常可以实现令人满意的性能，但是这些设备可能具有一些缺点。
[0012]特别地，除了要检测的个体之外，基于红外温度传感器的设备通常对环境干扰和热源敏感。
[0013]在这方面，图1A示出了由红外温度传感器、特别是基于利用CMOS技术制成的热电堆的传感器提供的温度信号S
T
的曲线图，该曲线图指示在监测区域中检测到的温度。
[0014]特别地，在监测区域内存在至少一个个体的情况下，并且只要同一个体在出来之前仍在同一区域内，则温度信号S
T
由于由个体的身体发出的热量而采取显著高于所谓的基线水平的值(该基线水平对应于在监测区域中不存在个体的情况下主要由于同一监测区域内的环境热量的、温度信号S
T
的值，)。
[0015]因此，通过评估温度信号S
T
的值和基线水平之间的差异，并将该差异与具有适当值的阈值进行比较，生成存在信号S
P
，如图1B中所示，在不存在个体的情况下，该存在信号S
P
采取低值，并且在监测区域中存在至少一个个体的情况下，该存在信号S
P
采取高值(于是，该存在信号S
P
例如可以用于引起防入侵警报的生成)。
[0016]在监测区域中存在大量个体的情况下，温度信号S
T
采取相对于基线水平更高的值，其中相对的增加与存在的个体的数目成比例。
[0017]如前所述，与此类传感器相关的一个缺点表现为以下事实：存在添加到基线水平的如下环境热量源(例如，在家用或室内应用的情况下，由接通的暖气片、炉子或类似加热元件而产生)，这样的环境热量源导致温度信号S
T
的显著变化，该变化甚至可以与个体的存在相关联的变化相当，从而导致存在信号S
P
的切换和存在检测中的“假阳性”。
[0018]已知基于红外温度传感器的设备的另一缺点表现为以下事实：这些设备通常难以安装和调节。
[0019]此外，基于微波传感器的系统容易受到监测区域中的由金属材料制成的物体的存在的影响，这些物体可以充当对所发射的辐射的屏蔽，形成无法检测的“阴影区域”。通常，轻微的移动或者甚至荧光灯的存在就足以(通过随之而来的假阳性的可能性)导致生成警报。此外，微波传感器不能区分人类和物体(例如，室内的窗帘、或者室外的树叶或灌木丛)。
[0020]通常，在防入侵系统中，另一关键方面是区分宠物和实际入侵者；因此可能会生成假警报以及随之而来的错误警报信号。
[0021]本解决方案的目的是通过提供具有改进的特性的存在检测系统、特别是用于防入侵目的的存在检测系统来克服现有技术的缺点。

技术实现思路

[0022]根据实施例，检测设备包括：红外温度传感器，该红外温度传感器被配置为提供与监测区域内至少一个个体的热量发射相关联的温度信号；静电电荷变化传感器，该静电电荷变化传感器被配置为提供电荷变化信号，该电荷变化信号指示与至少一个个体相关联的静电电荷的变化；以及处理单元，该处理单元被耦合到红外温度传感器和静电电荷变化传感器，该处理单元被配置为通过接收温度信号和电荷变化信号并联合处理温度信号和电荷变化信号来检测在监测区域内至少一个个体的存在。
[0023]根据另一实施例，一种用于检测在监测区域内至少一个个体的存在的方法，该方法包括：通过红外温度传感器提供与监测区域内的至少一个个体的热量发射相关联的温度信号；通过静电电荷变化传感器提供电荷变化信号，该电荷变化信号指示与至少一个个体相关联的静电电荷的变化；以及联合处理温度信号和电荷变化信号，以检测监测区域内存在至少一个个体。
[0024]根据另一实施例，一种存在检测系统包括红外传感器；静电电荷变化传感器；以及处理器，该处理器被配置为：从由静电电荷变化传感器提供的电荷变化信号中提取特征，确定所提取的特征是否与和人的存在相关联的特征匹配，确定由红外传感器提供的温度信号的温度差，确定温度差是否在第一温度范围之外，以及当在同一时间间隔内，所提取的特征与和人的存在相关联的特征匹配并且温度差在第一温度范围之外时，生成存在检测信号。
附图说明
[0025]为了更好地理解本专利技术，现在仅通过非限制性示例并参考附图来描述本专利技术的实施例，其中：
[0026]图1A和图1B示出了与已知类型的存在检测系统中的存在检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测设备，包括：红外温度传感器，被配置为提供温度信号，所述温度信号与监测区域内的至少一个个体的热量发射相关联；静电电荷变化传感器，被配置为提供电荷变化信号，所述电荷变化信号指示与所述至少一个个体相关联的静电电荷的变化；以及处理单元，被耦合到所述红外温度传感器和所述静电电荷变化传感器，所述处理单元被配置为：通过接收所述温度信号和所述电荷变化信号、并联合处理所述温度信号和所述电荷变化信号，来检测在所述监测区域内所述至少一个个体的存在。2.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述处理单元进一步被配置为：处理与所述温度信号相对于基线值的变化相关联的温度梯度，以检测第一存在指示；处理所述电荷变化信号随时间的变化，以检测第二存在指示；以及当所述第一存在指示和所述第二存在指示二者在同一时间间隔中指示所述至少一个个体的存在时，生成存在信号，所述存在信号指示在所述监测区域内所述至少一个个体的存在。3.根据权利要求2所述的检测设备，其中：当所述温度梯度在绝对值上超过温度阈值时，所述第一存在指示指示所述至少一个个体的存在；以及当所述电荷变化信号的特征与由所述至少一个个体迈出的至少一个脚步相关联时，所述第二存在指示指示所述至少一个个体的存在。4.根据权利要求3所述的检测设备，其中所述处理单元被配置为通过以下方式来确定所述电荷变化信号的所述特征是否与由所述至少一个个体迈出的至少一个脚步相关联：确定所述电荷变化信号的振幅峰值是否超过固定的或自适应的电荷阈值；或者分析所述电荷变化信号的特定图案，并且确定所分析的所述电荷变化信号的特定图案是否指示所述至少一个个体的存在。5.根据权利要求2所述的检测设备，其中所述处理单元被配置为：以相对于对所述电荷变化信号的所述处理附有条件的方式，使能对所述温度信号的所述基线值的更新，以使所述检测自动适于所述监测区域的环境温度的状况。6.根据权利要求5所述的检测设备，其中所述处理单元被配置为：仅在随时间对所述电荷变化信号的处理指示在所述监测区域中不存在个体的情况下，使能对所述温度信号的所述基线值的更新。7.根据权利要求5所述的检测设备，其中所述处理单元被配置为：当所述电荷变化信号在电荷阈值内变化时，使能对所述温度信号的所述基线值的更新。8.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述静电电荷变化传感器包括：至少一个电极，被配置为面向所述监测区域布置；高阻抗仪表放大器，具有被耦合到所述电极的输入；以及模数转换器，被耦合在所述仪表放大器的输出处，以提供所述电荷变化信号。9.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述处理单元、所述红外温度传感器和所述静电电荷变化传感器被集成在同一封装件内，所述封装件具有朝向所述封装件外部的电连接元件。
10.一种电子装置，包括：根据权利要求1所述的检测设备；以及主控...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：