用于检测待监测的封闭环境中的存在性的系统和方法技术方案

本公开的实施例涉及用于检测待监测的封闭环境中的存在性的系统和方法。一种用于检测待监测环境中的存在性的系统包括静电荷变化传感器、振动传感器和环境压力传感器。处理单元被配置为从所述静电荷变化传感器获取静电荷变化信号，并在所述静电荷变化信号中检测指示所述待监测环境中的对象的所述存在性的第一信号特征。所述处理单元还使用由其他传感器提供的振动和压力信号来验证所述对象存在的检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
用于检测待监测的封闭环境中的存在性的系统和方法


[0001]本公开涉及一种用于检测待监测环境中的存在性的系统和方法，例如用于防盗或防入侵目的。

技术介绍

[0002]电场传感器用作加速度计传感器的替代或补充，以用于确定用户的活动，或帮助解释由其他传感器设备生成的信号。
[0003]在导体中，电荷具有一定的运动自由度，并且因此它们倾向于定位为使得彼此保持尽可能远离，从而分布在导体的整个表面上。
[0004]在存在外部电场的情况下，电子移动直到它们达到稳定状态为止；导体内部的电场为零，而直接位于导体外部的电场则垂直于导体。在表面上的电荷聚集在曲率半径较小的位置(点效应)。电荷可以通过接触而从一个导体转移到另一个导体。此外，可以通过感应来在导体上生成电荷。
[0005]作为替代地，在绝缘体中原子结构不允许电荷移动，相反地，它倾向于将它们保留在生成它们的地方：因此电荷将被局部化。绝缘体可以通过摩擦带电(摩擦电效应)。在存在外部电场的情况下，没有电荷可以自由移动，但是由于在具有相同符号的电荷之间的排斥作用以及偶极子(偏置)被创建，电介质分子“变形”，，这使得电介质宏观带电。
[0006]现在有很多涉及防入侵应用和存在检测的技术和产品。以下是用于检测入侵的最常用方法列表：通过红外传感器拍摄对象的热图像；无源红外对温度变化作出反应(PIR)；有源红外，其中来自发射点和接收点的光线被中断；由对象反射的微波发射，还可以测量对象的速度；超声波；使用光束式光电装置；使用麦克风；使用相机。
[0007]所有上述方法在检测不想要的入侵方面都具有优势和劣势。这就是为什么最稳健和最精密的系统将多种技术结合在一起的原因。例如，无源红外传感器对环境温度敏感，而微波防入侵系统无法检测到金属对象背后。此外，荧光灯或轻微移动可能会触发警报。出于这个原因，基于PIR和微波的组合的双技术非常普遍。通过交叉信息和警报二者，防入侵系统对于假阳性和不想要的警报变得更加可靠，并获得进一步的优势，例如对宠物的免疫力。以下是现有技术的一些示例。
[0008]专利文献EP2533219描述了一种防入侵系统，包括至少一个微波检测设备，用于检测对象未经授权进入监视区域；检测设备包括用于发射微波的发射天线和用于接收反射信号的接收天线。
[0009]专利文献US6188318描述了一种对宠物免疫的微波加PIR双技术入侵检测器。
[0010]专利文献EP1587041描述了一种入侵检测系统，包括无源红外光学器件和微波收发器。
[0011]检测由人在人的运动期间生成的电场的变化或利用电容型检测的装置也是已知的。使用后一种检测类型的技术包括例如：触摸屏，用于检测汽车中乘员位置的系统以及用于确定对象的位置、方向和质量的设备，例如在专利文献US5,844,415中所描述的，关于一
种电场检测装置，用于确定物体在限定空间内的位置、质量分布和方向，在限定空间内布置多个电极。该技术解决方案还可用于标识用户的手势、手的位置和方向，例如用于与处理系统的交互使用，以代替鼠标或操纵杆。
[0012]专利文献KR20110061750引用使用与红外传感器相关的静电传感器来检测个体的存在性。具体应用涉及门的自动打开/关闭。
[0013]专利文献EP2980609涉及使用除磁传感器之外的静电场传感器来检测环境中的人的存在性。
[0014]K.Kurita的科学文献“Development of否n
‑
Contact Measurement System of Human Stepping”，2008年SICE年会，日本，示出了一种系统和方法，用于利用非接触式技术计算对象所采取的步数。该技术用于检测静电感应电流，该电流是对象在环境中移动的直接结果，通过放置在距离对象1.5m处的电极进行检测。但是，该文献中示出的实验是在理想条件下进行的，仅是该技术在计步中的适用性的演示。

技术实现思路

[0015]现有技术的一些缺点已经在上面的
技术介绍
部分中突出显示。此外，上述文献均未教导用于检测待监测环境中的存在性的系统和/或方法，特别是针对防入侵或防盗目的，针对实现最小化彼此协作的传感器的数目，同时确保高可靠性。
[0016]因此，需要通过提供一种用于检测待监测环境中的存在性的系统和方法来弥补现有技术的缺点。
[0017]根据本公开，提供了一种用于检测待监测环境中的存在性的系统和方法。
[0018]在至少一个实施例中，提供了一种用于检测待监测环境中的存在性的系统，该系统包括处理器和静电荷变化传感器，该静电荷变化传感器耦合到处理器并被配置为检测环境中静电荷的变化以及生成静电荷变化信号。该系统还包括振动传感器或环境压力传感器中的一项，其中振动传感器操作地耦合到待监测环境，该振动传感器被配置为检测待监测环境中的环境振动并且生成振动信号，环境压力传感器操作地耦合到待监测环境，该环境压力传感器被配置为检测待监测环境中的环境压力振动信号并且生成压力信号。处理器被配置为：从静电荷变化传感器获取静电荷变化信号；在所述静电荷变化信号中检测指示待监测的所述环境中的对象的存在性的第一信号特征；从振动传感器或环境压力传感器中的所述一项分别获取振动信号或压力信号；在所获取的振动信号或压力信号中检测指示待监测的所述环境中的对象的存在性的相应第二信号特征；以及如果第一信号特征和第二信号特征二者均已经被检测到，则生成警告信号。
[0019]在至少一个实施例中，提供了一种用于检测待监测环境中的存在性的方法，包括：通过静电荷变化传感器检测环境中的静电荷的变化并且生成静电荷变化信号；通过与待监测环境操作地耦合的振动传感器或环境传感器之一分别检测待监测环境中的环境振动并生成振动信号或环境压力并生成压力信号；通过处理器从静电荷变化传感器获取静电荷变化信号；通过处理器在静电荷变化信号中检测指示待监测的所述环境中的对象的存在性的第一信号特征；通过处理器从振动传感器或环境压力传感器的一项分别获取振动信号或压力信号；通过处理器在所获取的振动信号或压力信号中检测指示待监测环境中的对象的存在性的相应第二信号特征；以及如果第一信号特征和第二信号特征二者均已经被检测到，
则通过处理器生成警告信号。
附图说明
[0020]为了更好地理解本公开，现在仅通过非限制性示例并参考附图描述其实施例，其中：
[0021]图1示意性地示出了根据本公开的实施例的用于检测存在的系统，其包括操作地耦合到处理单元的环境电荷传感器、压力传感器和振动传感器(特别是多轴加速度计)。
[0022]图2示出了环境静电荷变化传感器的一个实施例。
[0023]图3A示出了由图1的压力传感器生成的压力信号S
P
的示例。
[0024]图3B示出了由图1的静电荷变化传感器生成的静电荷变化信号的示例。
[0025]图3C示出了由图1的加速度计生成并由图1的处理单元部分处理以生成感测轴向分量的模量的振动信号的示例。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测在待监测环境中的存在性的系统，包括：处理器；静电荷变化传感器，耦合到所述处理器并且被配置为检测在所述环境中的静电荷的变化并且生成静电荷变化信号；以及振动传感器或环境压力传感器中的一项，所述振动传感器操作地耦合到所述待监测环境并且被配置为检测所述待监测环境中的环境振动并且生成振动信号，或者所述环境压力传感器操作地耦合到所述待监测环境并且被配置为检测所述待监测环境中的环境压力并且生成压力信号，其中所述处理器被配置为：从所述静电荷变化传感器获取所述静电荷变化信号；在所述静电荷变化信号中检测指示所述待监测环境中的对象的所述存在性的第一信号特征；从所述振动传感器或所述环境压力传感器中的一项分别获取所述振动信号或所述压力信号；在所获取的所述振动信号或所述压力信号中检测指示所述待监测环境中的所述对象的所述存在性的相应第二信号特征；并且如果所述第一信号特征和所述第二信号特征二者均已经被检测到，则生成警告信号。2.根据权利要求1所述的系统，还包括所述振动传感器或所述环境压力传感器中的另一项，其中所述处理器还被配置为：从所述振动传感器或所述环境压力传感器中的另一项分别获取所述振动信号或所述压力信号；在所获取的所述振动信号或所述压力信号中的所述另一项中检测指示所述待监测环境中的所述对象的所述存在性的相应第三信号特征；以及如果所述第一信号特征、所述第二信号特征和所述第三信号特征全部被检测到，则生成所述警告信号。3.根据权利要求1所述的系统，其中检测所述第一信号特征包括：在所述静电荷变化信号中检测按时间顺序彼此跟随的以下特征：第一上升沿；第一局部最大值；第一下降沿；第一局部最小值；第二上升沿；以及备选地，在所述静电荷变化信号中检测按时间顺序彼此跟随的以下特征：下降沿；第一局部最小值；第一上升沿；第一局部最大值；第二下降沿。4.根据权利要求3所述的系统，其中检测所述第一信号特征还包括：执行所述局部最大值以及所述局部最小值与相应阈值的比较；并且通过与所述相应阈值的比较，评估所述第一上升沿和所述第二上升沿的陡度或上升率的值以及所述下降沿的陡度或下降率的值。5.根据权利要求3所述的系统，其中在所述静电荷变化信号中检测按时间顺序彼此跟随的所述特征包括：计算所述静电荷变化信号的一阶导数；在所述静电荷变化信号和所述一阶导数信号中标识相应的多个正峰和负峰；检测以下时间序列a)和b)之一，其中所述多个正峰和负峰随时间彼此跟随：
a)所述一阶导数信号中的第一正峰；所述静电荷变化信号中的第二正峰；所述一阶导数信号中的第一负峰；所述静电荷变化信号中的第二负峰；所述一阶导数信号中的第三正峰，b)所述一阶导数信号中的第三负峰；所述静电荷变化信号中的第四负峰；所述一阶导数信号中的第四正峰；所述静电荷变化信号的第五正峰；所述一阶导数信号中的第五负峰。6.根据权利要求5所述的系统，其中检测所述第一信号特征还包括检测以下一个或多个时间关系：T1＝T3+T4，T6＝T2+T3，T7＝T4+T5，T8＝T6+T7，其中：T1是所述第二正峰和所述第二负峰之间的时间间隔，T2是所述第二正峰和所述第一正峰之间的时间间隔，T3是所述第二正峰和所述第一负峰之间的时间间隔，T4是所述第二负峰和所述第一负峰之间的时间间隔，T5是所述第二负峰和所述第三正峰之间的时间间隔，T6是所述第一正峰和所述第一负峰之间的时间间隔，T7是所述第一负峰和所述第三正峰之间的时间间隔，T8是所述第一正峰和所述第三正峰之间的时间间隔。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述时间间隔T1至T7为所述正峰和所述负峰的相应最大点或最小点之间的相应时间距离。8.根据权利要求6所述的系统，其中检测所述第一信号特征还包括检测以下一个或多个时间关系：T2
TH_L
<T2<T2
TH_H
、T3
TH_L
<T3<T3
TH_H
、T4
TH_L
<T4<T4
TH_H
、T5
TH_L
<T5<T5
TH_H
，其中，T2
TH_L
、T3
TH_L
、T4
TH_L
和T5
TH_L
为30ms和70ms之间相应值的相应下限阈值，并且T2
TH_H
、T3
TH_H
、T4
TH_H
和T5
TH_H
分别为150ms和250ms之间相应值的相应上限阈值。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二信号特征属于所述压力信号，以及其中在所述压力信号中检测所述第二信号特征包括：检测存在于所述压力信号中的压力峰的时间幅度值和最大值；计算第一比较参数，所述第一比较参数是所述压力峰的所述时间幅度值与所述最大值之间的比率的函数；以及验证所述第一比较参数是否与第一阈值处于预定关系。10.根据权利要求9所述的系统，其中检测所述时间幅度值包括计算存在于所述压力信号中的所述压力峰的积分或由存在于所述压力信号中的所述压力峰所对的面积，并且其中所述第一比较参数是通过将所述压力峰的所述积分的结果、或由所述压力峰所对的所述面积的值除以所述压力峰的所述最大值来计算的。11.根据权利要求2所述的系统，其中所述第三信号特征属于所述振动信号，并且其中在所述振动信号中检测所述第三信号特征包括：
检测存在于所述振动信号中的振动峰的时间幅度值和最大值；计算第二比较参数，所述第二比较参数是所述振动峰的所述时间幅度值与所述最大值之间的比率的函数；以及验证所述第二比较参数是否与第二阈值处于预定关系。12.根据权利要求11所述的系统，其中检测所述时间幅度值包括计算存在于所述振动信号中的所述振动峰的积分或由存在于所述振动信号中的所述振动峰所对的面积，并且其中所述第二比较参数是通过将所述振动峰的所述积分的结果、或由所述振动峰所对的所述面积的值除以所述振动峰的所述最大值来计算的。1...

【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：