一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的装置与方法，该装置包括直流检测单元、高通滤波器系数计算单元、信号延时单元和高通滤波器数据处理单元，直流检测单元、高通滤波器系数计算单元和高通滤波器数据处理单元依次连接，信号延时单元连接高通滤波器数据处理单元，本发明专利技术根据计算出来的直流分量的大小来选择合适的高通滤波器系数，从而加快过滤直流信号的速度，减小直流信号的震荡衰减现象，从而减少后续算法判决单元造成误判的可能性。能性。能性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的装置与方法


[0001]本专利技术涉及微电子/数字电路
，具体涉及一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的装置与方法。

技术介绍

[0002]热释电红外(pyroelectric infrared，PIR)传感器是一种被动式热辐射探测器，能够检测人体发出的(8～14μm)的红外信号且具有较高的灵敏度，在智能照明控制，入侵检测等领域都有广泛应用。PIR信号调理电路的结构如图1所示，通常由PIR传感器单元，ADC模数转换单元，滤波电路单元和算法判决单元组成，当与环境背景温度存在差异的人体通过PIR传感器感应区域时，传感器会输出1mV左右的交流信号，此交流信号叠加在一个可变的直流偏置信号上，并且PIR传感器本身的高阻抗特性和ADC模数转换中的直流偏置，都会使后级接受到的PIR信号存在一定的直流分量，应用中会设计一个高通滤波器对系统开机或者环境变换时PIR传感器输出信号中直流分量进行滤除，此高通滤波器通常为截止频率fc＝0.4Hz的三阶IIR高通滤波器。
[0003]对三阶IIR高通滤波器而言，其过滤直流信号的稳定时间过长，直流信号会呈现震荡衰减趋势，导致PIR信号调理电路的算法判决单元容易受到震荡衰减的直流信号的干扰而出现误判；也就是说，PIR调理电路中直流信号过滤时间过长，导致系统开机时间较长，并且开机或者环境变化时，后端电路容易收到干扰，减低了系统的信噪比。为了减低误判采用的算法判决单元中的判决算法复杂，这就大大增加了系统的成本，不利于生产实践的大规模推广。r/>
技术实现思路

[0004]为解决目前PIR传感器的直流信号经过滤波器后呈现震荡衰减对后续算法判决单元造成误判、且改进算法判决单元的判决算法成本过高等问题，本专利技术提出了一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的装置，根据预估的直流分量的大小来选择合适的高通滤波器系数，能够将直流信号过滤时间减少并使得PIR调理电路中判决算法单元的误判减少，且硬件电路实现简单，资源较少，过滤直流的高通滤波器系数可根据应用进行配置调整。本专利技术还涉及一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的装置，其特征在于，包括直流检测单元、高通滤波器系数计算单元、信号延时单元和高通滤波器数据处理单元，所述直流检测单元、高通滤波器系数计算单元和高通滤波器数据处理单元依次连接，所述信号延时单元连接高通滤波器数据处理单元；
[0007]所述直流检测单元，用于接收PIR传感器的数字信号，并采用低通滤波器的时域表达式对所接收到的数字信号的直流分量进行计算，将所述直流分量的计算结果通过预先设置的若干挡位进行硬判决处理，得到硬判决处理结果，各挡位均具有相应的直流分量阈值，
根据直流分量阈值的大小，各挡位区间具有依次排序的挡位编号，所述硬判决处理结果是将所述直流分量的计算结果与所述各挡位的直流分量阈值进行匹配来得到相应挡位区间的所述挡位编号；再将直流分量的硬判决处理结果传输至高通滤波器系数计算单元；
[0008]所述高通滤波器系数计算单元，存储有高通滤波器数据处理单元所采用的高通滤波器所对应的若干数据组，各数据组包括基于零极点累试法设置的不同挡位编号及与其呈对应关系的高通滤波器截止频率和含有高通滤波器Z域传输函数的分子多项式系数与分母多项式系数的高通滤波器系数；接收直流检测单元传输的直流分量的硬判决处理结果并将其与存储的数据组的挡位编号进行匹配来获取该挡位编号相对应的高通滤波器系数；再将获取的高通滤波器系数传输至高通滤波器数据处理单元；
[0009]所述信号延时单元，采用同步FIFO电路接收PIR传感器的数字信号并对其进行延时处理，且延时时长与所述直流检测单元中直流分量计算过程时长相同，然后将经过延时处理后的PIR传感器的数字信号传输至高通滤波器数据处理单元；
[0010]所述高通滤波器数据处理单元，接收所述高通滤波器系数计算单元传输来的高通滤波器系数以及所述信号延时单元传输来的延时处理后的PIR传感器的数字信号，根据接收的所述高通滤波器系数，结合高通滤波器Z域传输函数的时域表达式对延时处理后的PIR传感器的数字信号进行滤波处理得到PIR滤波信号，以供PIR信号调理电路的后续算法判决单元使用。
[0011]优选地，所述直流检测单元采用截止频率为0.2Hz的一阶IIR低通滤波器。
[0012]优选地，所述直流检测单元预先设置7个挡位并具有相应递增的7挡直流分量阈值，划分为8个挡位区间且对应的挡位编号为0～7，当所述直流分量的计算结果小于第1挡直流分量阈值时为第1个挡位区间其挡位编号输出0，大于等于第1挡直流分量阈值且小于第2挡直流分量阈值时为第2个挡位区间其挡位编号输出1，依次类推，当所述直流分量的计算结果大于等于第7挡直流分量阈值时为第8个挡位区间其挡位编号输出7。
[0013]优选地，所述高通滤波器数据处理单元的高通滤波器采用三阶IIR高通滤波器。
[0014]优选地，所述高通滤波器系数计算单元存储的各数据组的高通滤波器截止频率范围在0.4Hz
‑
3.2Hz之间，根据所述数据组的组数将截止频率在所述范围内均分以作为每组数据组中与挡位编号呈对应关系的高通滤波器截止频率取值，在各数据组中随着挡位编号的增大其呈对应关系的高通滤波器截止频率增大，且与挡位编号呈对应关系的高通滤波器系数中的分母多项式系数的零阶系数为1、一阶系数为负数递增、二阶系数为正数递减、三阶系数为负数递增，分子多项式系数的零阶系数为正数递减、一阶系数为负数递增、二阶系数为正数递减、三阶系数为负数递增。
[0015]优选地，所述直流检测单元的直流分量计算过程时长为1～3秒，所述信号延时单元对接收PIR传感器的数字信号延时处理的延时时长也为与直流分量计算过程时长相同的1～3秒。
[0016]一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0017]直流检测步骤，接收PIR传感器的数字信号，并采用低通滤波器的时域表达式对所接收到的数字信号的直流分量进行计算，将所述直流分量的计算结果通过预先设置的若干挡位进行硬判决处理，得到硬判决处理结果，各挡位均具有相应的直流分量阈值，根据直流分量阈值的大小，各挡位区间具有依次排序的挡位编号，所述硬判决处理结果是将所述直
流分量的计算结果与所述各挡位的直流分量阈值进行匹配来得到相应挡位区间的所述挡位编号；
[0018]高通滤波器系数计算步骤，存储采用高通滤波器所对应的若干数据组，各数据组包括基于零极点累试法设置的不同挡位编号及与其呈对应关系的高通滤波器截止频率和含有高通滤波器Z域传输函数的分子多项式系数与分母多项式系数的高通滤波器系数；并将直流检测步骤得到的直流分量的硬判决处理结果与存储的所述数据组的挡位编号进行匹配来获取该挡位编号相对应的高通滤波器系数；
[0019]信号延时步骤，采用同步FIFO电路接收PIR传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于PIR传感器的快速过滤直流信号的装置，其特征在于，包括直流检测单元、高通滤波器系数计算单元、信号延时单元和高通滤波器数据处理单元，所述直流检测单元、高通滤波器系数计算单元和高通滤波器数据处理单元依次连接，所述信号延时单元连接高通滤波器数据处理单元；所述直流检测单元，用于接收PIR传感器的数字信号，并采用低通滤波器的时域表达式对所接收到的数字信号的直流分量进行计算，将所述直流分量的计算结果通过预先设置的若干挡位进行硬判决处理，得到硬判决处理结果，各挡位均具有相应的直流分量阈值，根据直流分量阈值的大小，各挡位区间具有依次排序的挡位编号，所述硬判决处理结果是将所述直流分量的计算结果与所述各挡位的直流分量阈值进行匹配来得到相应挡位区间的所述挡位编号；再将直流分量的硬判决处理结果传输至高通滤波器系数计算单元；所述高通滤波器系数计算单元，存储有高通滤波器数据处理单元所采用的高通滤波器所对应的若干数据组，各数据组包括基于零极点累试法设置的不同挡位编号及与其呈对应关系的高通滤波器截止频率和含有高通滤波器Z域传输函数的分子多项式系数与分母多项式系数的高通滤波器系数；接收直流检测单元传输的直流分量的硬判决处理结果并将其与存储的数据组的挡位编号进行匹配来获取该挡位编号相对应的高通滤波器系数；再将获取的高通滤波器系数传输至高通滤波器数据处理单元；所述信号延时单元，采用同步FIFO电路接收PIR传感器的数字信号并对其进行延时处理，且延时时长与所述直流检测单元中直流分量计算过程时长相同，然后将经过延时处理后的PIR传感器的数字信号传输至高通滤波器数据处理单元；所述高通滤波器数据处理单元，接收所述高通滤波器系数计算单元传输来的高通滤波器系数以及所述信号延时单元传输来的延时处理后的PIR传感器的数字信号，根据接收的所述高通滤波器系数，结合高通滤波器Z域传输函数的时域表达式对延时处理后的PIR传感器的数字信号进行滤波处理得到PIR滤波信号，以供PIR信号调理电路的后续算法判决单元使用。2.根据权利要求1所述的快速过滤直流信号的装置，其特征在于，所述直流检测单元采用截止频率为0.2Hz的一阶IIR低通滤波器。3.根据权利要求1或2所述的快速过滤直流信号的装置，其特征在于，所述直流检测单元预先设置7个挡位并具有相应递增的7挡直流分量阈值，划分为8个挡位区间且对应的挡位编号为0～7，当所述直流分量的计算结果小于第1挡直流分量阈值时为第1个挡位区间其挡位编号输出0，大于等于第1挡直流分量阈值且小于第2挡直流分量阈值时为第2个挡位区间其挡位编号输出1，依次类推，当所述直流分量的计算结果大于等于第7挡直流分量阈值时为第8个挡位区间其挡位编号输出7。4.根据权利要求1所述的快速过滤直流信号的装置，其特征在于，所述高通滤波器数据处理单元的高通滤波器采用三阶IIR高通滤波器。5.根据权利要求4所述的快速过滤直流信号的装置，其特征在于，所述高通滤波器系数计算单元存储的各数据组的高通滤波器截止频率范围在0.4Hz
‑
3.2Hz之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳智，李建，王远卓，邵楠，罗伟绍，
申请(专利权)人：杭州晶华微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：