【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于毫米波雷达领域，具体是智能家居应用场景下一种扫描房间尺寸的60ghz雷达装置及方法。
技术介绍
1、毫米波雷达可以感知目标的存在，跟踪定位多个目标的轨迹，并可以判断目标的姿态，目前已用于酒店人感、会议室管理、智慧停车、马桶控制和空调控制等应用场景。特别是，针对空调智能控制场景来说，毫米波雷达除了向空调主机反馈目标方位、轨迹、姿态等信息外，也需要扫描并获取房间尺寸范围，用作空调出风方向和风量的判断依据。
2、珠海格力电器有限公司申请的《一种室内环境参数调控方法、装置以及系统》专利中，提出了通过毫米波雷达获取房间3d点云，根据房间点云确定房间几何尺寸的思路，但是未公开相关可实施的方案实现，更无从考证其结果的准确度。本申请提供了一种60ghz雷达装置以及一种从雷达检测点云获取房间尺寸的方法，该方法充分利用了点云的统计学特性，提高检测结果的可信度和准确度。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种扫描房间尺寸的60ghz雷达装置及方法，用于给空调主机提供房间尺寸信息，优化出风方向和风量，提升用户体验。
2、为了实现上述目的，在第一方面，本专利技术实施例提供了一种60ghz雷达装置，所述装置包括：
3、射频收发单元，包含四路发射支路和四路接收支路，用于产生和接收60ghz～64ghz线性调频信号，发射支路产生的线性调频信号通过天线发射，信号经目标反射后通过天线进入接收支路，在接收支路下变频为含有目标信息的中频信号。
4、天
5、处理单元，用于控制射频收发单元产生60ghz～64ghz线性调频信号，同时对射频收发单元产生的中频信号进行信号处理和数据处理，获取墙壁点云信息。在墙壁点云信息的基础上，进一步处理获取房间尺寸信息。
6、接口电路，用于和空调主机通信，传输房间尺寸信息及人员检测信息。
7、电源电路，用于给射频收发单元和处理单元供电。
8、为了实现上述目的，在第二方面，本专利技术提供了一种基于雷达检测点云数据的扫描房间尺寸的方法，所述方法包括：
9、获取房间点云信息：雷达装置第一次上电工作不进入人员检测模式，进入房间扫描模式。雷达装置处理单元对中频信号进行采样处理后，通过一维fft测距、二维fft测速、cfar检测后，去除速度大于门限值的点云数据(本例中门限值为0.2m/s)，结合虚拟的12根水平接收天线和3根俯仰接收天线进行方位角和俯仰角估计。获取的点云坐标信息包括x、y、z值(以雷达位置为坐标轴原点)。作为优选的，通过多chirp叠加提高目标点云信噪比，通过增加fft点数提高处理增益，以提高点云可信度和检测可靠性。
10、点云处理：保留z值为一定范围的点云数据，特殊地，本例中保留点云数据z值范围为-0.2m～0.3m。将保留的点云数据去除z值信息，即将保留的点云数据统一映射到xy平面进行后续处理。
11、聚类求质心：使用聚类算法将所述点云处理后的数据进行聚类处理，获得质心点数据集。聚类获取的质心点比原始点云数据具有更高的可信度，同时可以去除由测量误差引入的离群点，聚类中的分类操作等效于降采样处理，减少点云数量，降低后续处理的计算量。
12、折线提取：在质心点数据集中，随机选择一个质心点开始遍历，分组搜索计算每组质心点数据的主要方向，提取折线。折线提取完成后得到长度约为搜索长度的折线段集合，以及作为折线顶点的质心点编号。
13、直线拟合：对折线提取后作为折线顶点的质心点进行直线拟合。将第一条折线段中编号为1和2质心点确定的直线作为初始直线l，初始直线l方程表达为ax+by+c＝0。在确定初始直线l或拟合直线方程后，通过质心点到直线的距离和角度判断下一个作为折线顶点的质心点n是否在这条初始直线l上。如果质心点n在这条初始直线l上，将质心点n以及直线l包含的所有质心点用最小二乘法进行直线拟合。如果判断质心点不在初始直线l上，将质心点n和质心点n+1确定一条新的直线，重复上述步骤，直到所有质心点都处理完毕。
14、房间尺寸获取：依次计算所述相邻两条直线方程的交点，由所述的交点和直线段包围的封闭图形即为房间尺寸图形。
15、本专利技术一种扫描房间尺寸的60ghz雷达装置及方法，针对雷达装置扫描的房间点云数据，通过点云聚类、遍历搜寻点云数据主要方向、直线拟合等方法，在提取点云数据统计信息的同时，去除由雷达测量及噪声干扰带来的误差，提高房间尺寸获取的可信度和准确度，为空调主机出风方案提供依据，提升用户体验。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种扫描房间尺寸的60GHz雷达装置，其特征在于：所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种扫描房间尺寸的60GHz雷达装置，其特征在于：所述四组发射天线中，T1、T2发射天线和T3、T4发射天线分别布置在接收天线R1～R4的两侧；其中T1、T3发射天线和四组接收天线R1～R4在同一水平位置，T2发射天线低于所述水平位置λ/2，T4发射天线高于所述水平位置λ/2；T2、T3、T4发射天线和T1发射天线的水平间距分别为λ/2、7*λ/2、4*λ。
3.一种扫描房间尺寸的方法，应用如权利要求1或2所述的雷达装置，所述方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种扫描房间尺寸的方法，其特征在于：所述门限值为0.2m/s。
5.根据权利要求3所述的一种扫描房间尺寸的方法，其特征在于：所述的Z值范围为-0.2m～0.3m。
【技术特征摘要】
1.一种扫描房间尺寸的60ghz雷达装置，其特征在于：所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种扫描房间尺寸的60ghz雷达装置，其特征在于：所述四组发射天线中，t1、t2发射天线和t3、t4发射天线分别布置在接收天线r1～r4的两侧；其中t1、t3发射天线和四组接收天线r1～r4在同一水平位置，t2发射天线低于所述水平位置λ/2，t4发射天线高于所述水平位置λ/2；t...
【专利技术属性】
技术研发人员：周杨，罗雨泉，王俊，孙忠胜，袁常顺，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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