一种识别物体运动轨迹的微波探测方法技术

一种识别物体运动轨迹的微波探测方法。该方法的步骤是：首先由参数设置模块设置雷达探头模块发射电磁波的指定区域；由雷达探头模块向指定区域发射电磁波，接收移动物体反射回的微波信号并输出给放大模块；放大模块将收到的微波信号检波和放大后传输到单片机；单片机处理模块根据反射回的微波信号的变化规律判断接收到的微波信号是否有效？如果有效，则单片机向输出驱动模块输出驱动信号；输出驱动模块将信号进行放大后直接输出或者通过继电器的触点输出。本发明专利技术能够在设定距离（通常4米）、设定角度（水平角度80度，垂直角度32度）范围内快递检测移动物体的位移、方向，能够识别速度在5厘米/秒到100厘米/秒之间的运动物体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是应用于扶梯节能控制中的移动物体(乘客)的探测。
技术介绍
现有扶梯节能控制技术中，如何精确判断物体运动方向、位移，从而确定物体运动轨迹是在扶梯节能控制以及商场自动门控制中经常遇到的问题。检测移动物体(主要指乘客)经常采用的技术是红外传感器、超声波传感器或者机械开关，这些技术主要包括有1、专利《感应式节能自动扶梯》(专利号ZL201020209963. X)公开了一种感应式节能自动扶梯控制方法，该方法“在自动扶梯的入口处设有一红外感应器，所述红外感应器与电梯的控制电路控制连接”。其不足是，红外感应器在检测乘客时不能判断乘客的行走路线，只能判断在一定范围内是否有人？因而经常发送错误判断，造成扶梯空载运行。2、专利《一种扶梯入口人体感应器》(专利号ZL201010132830. 1)公开了一种扶梯入口人体感应器设计方法，主要
技术实现思路
是“人体信号采集电路的结构中包括电源供给电路、超声波收发器及其配套的驱动电路、以及回馈信号处理电路”。其不足是，超声波传感器检测快速移动的物体时容易出现漏检，造成乘客已经走到扶梯上，但是扶梯没有收到乘客信号，因而扶梯继续保持低速或停止状态，影响了扶梯的正常运行。
技术实现思路
本专利技术目的是解决如何精确判断物体运动方向、位移，从而确定物体运动轨迹的问题，提供。本专利技术提供的识别物体运动轨迹的微波探测方法依据的硬件系统主要包括雷达探头模块1、微波信号放大模块2、单片机处理模块3、输出驱动模块4、参数设置模块5和电源转换模块6。该方法的具体步骤是第1、首先由参数设置模块设置雷达探头模块发射电磁波的指定区域，包括检测距离和检测角度；第2、由雷达探头模块向指定区域发射频率为2. 39GHZ到2. 4IGHZ之间的电磁波， 同时接收移动物体反射回的微波信号，并将接收到的微波信号输出给放大模块；第3、微波信号放大模块将雷达探头模块输出的、移动物体反射回的微波信号进行检波和信号放大，并将放大后的方波信号MW_AN传输到单片机处理模块，经过微波信号放大模块放大后的方波信号MW_AN的电压范围在OV到2. 5V之间；第4、单片机处理模块对微波信号放大模块传输来的、放大后的方波信号进行处理，单片机根据反射回的微波信号的变化规律判断移动物体的运动方向和距离当移动物体的运动方向与电磁波的发射方向平行时，反射回的微波信号频率高，频率在200HZ到 250HZ之间，而移动物体以同样速度沿着垂直于电磁波的发射方向运动时，反射回的微波信号频率低，频率在50HZ到200HZ之间；物体距离雷达探头模块越近，反射回的微波信号越强，物体距离与经过微波信号放大模块放大后的MW_AN信号之间的关系是距离=MW_ AN*1. 6米/伏，其中MW_AN的单位是伏；单片机根据设定的检测距离来判断接收到的微波信号是否有效？如果是在检测距离以内接收到移动物体反射回的微波信号，则单片机向输出驱动模块输出驱动信号RELAY ；第5、输出驱动模块(通过晶体管Q3，元件型号901 将单片机信号RELAY进行放大后直接输出或者驱动继电器(元件K1，型号RELAY-SPST)，再通过继电器的触点输出。所述的检测距离是指从雷达探头向正前方4米以内的范围；所述的检测角度是指水平角度80度，垂直角度32度以内的椭圆锥形区域。本专利技术的优点和积极效果本专利技术提供的识别物体运动轨迹的微波探测方法，采用微波原理检测移动物体 (乘客)，它通过发送2. 4GHZ的电磁波，能够在设定距离(通常4米)、设定角度(水平角度80度，垂直角度32度)范围内快递检测移动物体的位移、方向，能够识别速度在5厘米 /秒到100厘米/秒之间的运动物体。附图说明图1是本专利技术依据的硬件系统的结构示意图；图2是本专利技术的电气原理图；图3是本专利技术在扶梯节能控制中的应用示意图。图中，1雷达探头模块、2微波信号放大模块、3单片机处理模块、4输出驱动模块、5 参数设置模块、6电源转换模块、7扶手带、8梯级，9微波探测传感器，10封闭的探测区域。具体实施例方式实施例1如图1和图2所示，本专利技术主要包括雷达探头模块1、微波信号放大模块2、单片机处理模块3、输出驱动模块4、参数设置模块5和电源转换模块6。雷达探头模块1包括探头接口和反射波迟滞环电路两部分，探头接口外部连接雷达收发器(型号IPM-165)；反射波迟滞环电路由Ul (芯片型号LM324)的两级放大电路构成，它的输入信号来自外部雷达收发器的输出，反射波迟滞环电路的输出信号是MW_SIG。雷达探头模块1的功能是向水平角度80度，垂直角度32度的区域内发射 2. 4GHZ(范围是2. 39GHZ到2. 41GHZ)的电磁波，同时接收移动物体反射回的微波信号，经过反射波迟滞环电路处理后的信号MW_SIG发送给微波信号放大模块。微波信号放大模块2主要包括两个放大电路(元件型号LM324)，其功能是对迟滞环输出信号MW_SIG进行整形、放大和检波，处理后的方向信号MW_PLUS和距离信号MW_AN 传输到单片机。当移动物体的运动方向与电磁波的发射方向平行时，反射回的微波信号频率高，频率在200HZ到250HZ之间，而移动物体以同样速度沿着垂直于电磁波的发射方向运动时，反射回的微波信号频率低，频率在50HZ到200HZ之间；物体距离雷达探头模块越近， 反射回的微波信号越强，物体距离与经过微波信号放大模块放大后的MW_AN信号之间的关系是距离=MW_AN*1. 6米/伏，其中MW_AN的单位是伏。单片机处理模块3主要包括单片机U2 (芯片型号STM32F101C8)，其功能是采集运动物体的频率信号MW_PLUS(U2的46号引脚)和距离信号MW_AN(U2的19号引脚)，判断、检测检测区域内是否有物体运动？如果在检测区域内有物体运动，会通过LEDl绿色指示灯指示物体进入检测区域。如果物体运动持续1秒以上，单片机会输出信号RELAY(U2的 41号引脚)给输出驱动模块，同时通过LED2红色指示灯指示输出信号。输出驱动模块4主要包括三极管Q3(元件型号901 和继电器Kl (元件型号 RELAY-SPST)，其功能是通过晶体管Q3 (元件型号901 将单片机信号RELAY进行放大后直接输出或者驱动继电器Kl (元件型号RELAY-SPST)，再通过继电器Kl的触点输出。参数设置模5包括一个四位的开关Si，其中DIP4表示粗调，OFF代表远距离探测， 距离在2米-4米之间；ON代表近距离探测，距离在2米以内；DIP1、2、3表示微调，数值越大，距离越远；数值越小，距离越近。电源转换模块6主要包括电源转换电缆Vl (元件型号SPXl 117)，其功能是将外部输入的DC5V电源转换成DC3. 3V电源，提供给雷达探头模块1、微波信号放大模块2、单片机处理模块3、输出驱动模块4、参数设置模块5使用。实施例2如图3所示，本专利技术在扶梯节能腔制中的应用实例。在扶梯的入口处左右两边的扶手带7下方各安装一只物体运动微波探测传感器 9，两只传感器内倾30度左右，同时上仰15度左右，在扶梯入口处构成一个封闭的探测区域 10。当乘客接近扶梯踏板，向扶梯口行走时，就会触发其中的一只或两只传感器。传感器的输出信号发送到扶梯的控制系统中，扶梯的控制系统会启动扶梯，当乘本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种识别物体运动轨迹的微波探测方法，其特征在于该方法依据的硬件系统主要包括：雷达探头模块、微波信号放大模块、单片机处理模块、输出驱动模块、参数设置模块和电源转换模块，该方法的具体步骤是：第１、首先由参数设置模块设置雷达探头模块发射电磁波的指定区域，包括：检测距离和检测角度；第２、由雷达探头模块向指定区域发射频率为２．３９ＧＨＺ到２．４１ＧＨＺ之间的电磁波，同时接收移动物体反射回的微波信号，并将接收到的微波信号输出给放大模块；第３、微波信号放大模块将雷达探头模块输出的、移动物体反射回的微波信号进行检波和信号放大，并将放大后的方波信号ＭＷ＿ＡＮ传输到单片机处理模块，经过微波信号放大模块放大后的方波信号ＭＷ＿ＡＮ的电压范围在０Ｖ到２．５Ｖ之间；第４、单片机处理模块对微波信号放大模块传输来的、放大后的方波信号进行处理，单片机根据反射回的微波信号的变化规律判断移动物体的运动方向和距离：当移动物体的运动方向与电磁波的发射方向平行时，反射回的微波信号频率高，频率在２００ＨＺ到２５０ＨＺ之间，而移动物体以同样速度沿着垂直于电磁波的发射方向运动时，反射回的微波信号频率低，频率在５０ＨＺ到２００ＨＺ之间；物体距离雷达探头模块越近，反射回的微波信号越强，物体距离与经过微波信号放大模块放大后的ＭＷ＿ＡＮ信号之间的关系是：距离＝ＭＷ＿ＡＮ＊１．６米／伏，其中ＭＷ＿ＡＮ的单位是伏；单片机根据设定的检测距离来判断接收到的微波信号是否有效？如果是在检测距离以内接收到移动物体反射回的微波信号，则单片机向输出驱动模块输出驱动信号ＲＥＬＡＹ；第５、输出驱动模块将单片机输出的驱动信号ＲＥＬＡＹ进行放大后直接输出或者驱动继电器，再通过继电器的触点输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张德军，张德民，
申请(专利权)人：天津市英克瑞电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12