專利名稱：檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器及低誤報方法
技術領域：
本發(fā)明屬被動式熱釋電紅外探測器的人體檢測技術范疇，特別是一種檢測動靜態(tài)人體的熱釋電被動式紅外探測器及低誤報方法。
背景技術：
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，資源匱乏和社會轉型的步伐呈現(xiàn)加速態(tài)勢。一方面，人口流動逐漸增大，社會治安形勢日趨復雜；因此，人們對生命財產(chǎn)的安全越來越重視。另一方面，能源電力的短缺阻礙了中國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，在可預見的時間內(nèi)不會得到根本的改觀；因此，建設資源節(jié)約型社會已成全社會的共識。以安全為例，傳統(tǒng)的人防物防和現(xiàn)場報警手段難以適應新形勢下的社會需求；傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控雖能提供符合用戶習慣的直觀信息，但設備價格昂貴、操作專業(yè)、用途單一、缺乏實時報警功能；而被動式熱釋電紅外傳感器及傳感器應用技術則是化解安全保障、資源節(jié)約兩大難題的關鍵共性技術。本發(fā)明的論述側重探測器在安防領域中的應用。被動式熱釋電紅外傳感器是基于熱釋電效應的熱電型紅外探測敏感元件，廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和安防等領域，甚至在普通的家用電器中也屢見蹤跡。除黑體外的任何物體均向外福射紅外線，其波長服從維恩位移定律(Wien’ s Displacement Law);人的典型體溫為37°C，是一個很好的紅外源，只要能探測人體的紅外線就可獲取人的活動狀態(tài)。自二戰(zhàn)期間德國用硫化鉛材料制成全球首個紅外傳感器以來，70年歷程的紅外技術取得了全方位的長足進展；傳感器的制造工藝成熟可靠、技術性能日臻完善，經(jīng)濟指標達到近乎完美的水準。首先，敏感元件的材料延拓至單晶體、陶瓷和薄膜三個大類；單晶體包括硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鍶鋇(SBN)及鉭酸鋰(LiTa03 )等，陶瓷材料包括鋯鈦酸鉛(PZT)及鈦酸鉛(PbTi03)等，薄膜材料有聚偏二氟乙烯(PVF2)及聚亞乙烯氟(PVDF)等。第二，傳感器采用兩個相反極性敏感元件串聯(lián)的雙元型結構，使其具有獨特的抗干擾性能。第三是光學附件的技術進步，不僅發(fā)明了只對人體幅射紅外線波長敏感的濾光片，而且開發(fā)出聚焦入射紅外光、對活動目標不斷切換溫度場的菲涅爾透鏡，提高了傳感器的靈敏度和抗干擾性能。最后，熱釋電紅外傳感器專用芯片的推出，傳感器只需外接少量器件，即可構成品質優(yōu)異的高可靠探測器。被動式熱釋電紅外探測器由光學附件、熱釋電紅外傳感器、信號處理和應用電路組成。探測器本身不存在任何類型的輻射、無活動部件，故器件功耗小、隱蔽性好、結構可靠、價格低廉；熱釋電紅外傳感器不受可見光和噪聲的影響，故可不分晝夜連續(xù)檢測，特別適宜在夜間或黑暗條件下工作；通過被測對象自身發(fā)射紅外線實現(xiàn)檢測，故不必另設光源、系統(tǒng)結構相對簡單；因大氣對特定波長(8 I 4 μ m)紅外線吸收甚少，故具有較易檢測到人體的特點。2008年，我國的被動式紅外傳感器市場總量達一千萬臺。被動式熱釋電紅外探測器應用過程中暴露出兩大不足:首先，熱釋電紅外傳感器易受環(huán)境中其他紅外源的干擾，如暖氣、空調(diào)可能引起的探測器誤報，減少或消除誤報是亟待解決的第一個問題。其二是探測器僅對動態(tài)人體有效，即無法探測靜態(tài)或緩慢移動的人體；探測器若用于安防，則存在技術上的隱患；探測器若用于節(jié)能一根據(jù)是否有人決定照明和供熱(冷)的開閉，則存在技術上的缺憾；開發(fā)適用于動靜態(tài)人體的探測器受制于熱釋電效應機理。當探測區(qū)域無人體輻射出的紅外線信號時，外界入射的紅外線在熱釋電敏感元上產(chǎn)生極性相反、電量相等的正負電荷極化現(xiàn)象，由于兩個敏感元采用的是相反極性的串聯(lián)結構，因此正負電荷相互抵消，傳感器無輸出。當人體靜止在傳感器的探測區(qū)域內(nèi)時，與外界入射紅外線的場景類同，傳感器亦無輸出。當且僅當人體在探測區(qū)域內(nèi)移動時，兩個熱釋電敏感元接收到不同的紅外輻射，敏感元的極化電荷不能相互抵消，傳感器才會輸出信號；一旦人體脫離探測區(qū)域、或在探測區(qū)域內(nèi)保持靜止狀態(tài)，敏感元產(chǎn)生的極化電荷與空氣中的離子中和，傳感器重返無信號輸出狀態(tài)。針對被動式熱釋電紅外探測器的不足進行了充分的研究，研究工作聚焦在探測器無法探測靜態(tài)人體上，鮮見減少或消除探測器誤報的報道。改進設計取得了一定的成效，基本思路是正確的、即依據(jù)相對運動的原理進行改進:既然人動、探測器靜，可行；反之人靜、探測器動，必可行。但這種改進在工程實施中的成功案例少之又少，因為改進的技術手段過于復雜昂貴。商品化熱釋電紅外傳感器的批量報價2元左右，菲涅爾透鏡成本〈I元，熱釋電紅外傳感器專用芯片BISS000K1元；顯然，被動式熱釋電紅外探測器改進技術必須具備簡單、低廉、可靠的特征，現(xiàn)有的電機或步進電機+傳動機構解決方案在技術經(jīng)濟的合理性方面值得商榷。改進設計的另一思路是多傳感器的信息融合，如熱釋電紅外傳感器與超聲波雙鑒傳感器結合，實現(xiàn)動靜態(tài)人體的探測(王良昱，監(jiān)獄環(huán)境下基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的監(jiān)控報警系統(tǒng)設計與實現(xiàn)D，國防科學技術大學，2011)，克服單一熱釋電紅外傳感器的缺陷。目前，較有代表性的知識產(chǎn)權成果綜述如下:
發(fā)明專利“照明設備的智能控制系統(tǒng)”(專利號ZL200710060055.1)，提出由紅外熱釋電傳感器和旋轉云臺構成人體探測器的方案。

.發(fā)明專利“具有全態(tài)人體感應能力的紅外人體感應裝置”(專利號ZL201110066677.1 )，提出熱釋電紅外傳感器安裝在控制器上，包括旋轉電機和安裝支架、以及減速箱和旋轉齒輪；不僅可以檢測運動中的人體，還可以檢測靜止的人體。 發(fā)明專利“一種探測靜態(tài)人體的紅外傳感裝置”(申請?zhí)?01110306664.7)，提出熱釋電紅外傳感器安裝在步進電機的轉軸上轉動，用于掃描靜態(tài)熱源信號。 發(fā)明專利“光控燈具的智能被動感應方法”(申請?zhí)?01210195675.7)，提出將熱釋電紅外傳感器陣列中各熱釋電紅外傳感器的輸出信號進行累加，并對放大后的信號進行微分運算、整流處理；解決被動感應方法中普遍存在的對感應區(qū)內(nèi)靜止人員無感應的問題。上述有益探索，提出了 “人靜、探測器動”和“多傳感器信息融合”探測靜態(tài)人體的方法，有一定的參考價值，但探索成果仍存在局限；因此，有必要基于被動式熱釋電紅外探測器、在現(xiàn)有研究成果的基礎上作深入的研究與創(chuàng)新，減少或消除探測器的誤報、借助簡單的廉價技術實現(xiàn)對動靜態(tài)人體的低誤報探測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種檢測動靜態(tài)人體的熱釋電被動式紅外探測器及低誤報方法。檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器包括第一菲涅爾透鏡、第一熱釋電紅外傳感器、第一模擬信號調(diào)理模塊、第一燕尾槽平移機構，第二菲涅爾透鏡、第二熱釋電紅外傳感器、第二模擬信號調(diào)理模塊、第二燕尾槽平移機構，AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信模塊CC2430，AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信模塊CC2430簡稱主控模塊；主控模塊由AD采樣單元、數(shù)字信號處理單元、控制單元和射頻通信單元組成；第一燕尾槽平移機構包括第一燕尾滑塊、第一燕尾槽，第一燕尾滑塊與第一燕尾槽抅成第一滑動副，第二燕尾槽平移機構包括第二燕尾滑塊、第二燕尾槽，第二燕尾滑塊與第二燕尾槽抅成第二滑動副；第一熱釋電紅外傳感器與第一模擬信號調(diào)理模塊相連后、接入主控模塊，主控模塊與第一燕尾槽平移機構相連，第一熱釋電紅外傳感器上外套第一菲涅爾透鏡、并與第一模擬信號調(diào)理模塊一起安裝在第一燕尾滑塊上，第二熱釋電紅外傳感器與第二模擬信號調(diào)理模塊相連后、接入主控模塊，主控模塊與第二燕尾槽平移機構相連，第二熱釋電紅外傳感器上外套第二菲涅爾透鏡、并與第二模擬信號調(diào)理模塊一起安裝在第二燕尾滑塊上。所述的第一熱釋電紅外傳感器傳感器包括第一濾光鏡、第一敏感元、第二敏感元、第一柵極電阻Rg和第一場效應管FET,第一熱釋電紅外傳感器的輸出端為D、S和G ;
第一敏感元和第二敏感元相對的兩面各引一電極，兩個敏感元采用相反極性的串聯(lián)結構，柵極電阻Re的一端連接FET的柵極，柵極電阻Re的另一端接G端，電阻R12tl與電容C12tl并聯(lián)組成低通濾波器，濾波器的一端接S端，濾波器的另一端接G端；第一熱釋電紅外傳感器的輸出端D、S和G分別與第一模擬信號調(diào)理模塊BIS0001芯片的腳11、14、7相連；第二熱釋電紅外傳感器的組成及連接方式、第二熱釋電紅外傳感器與第二模擬信號調(diào)理模塊BIS0001芯片的連接方式同上。所述的第一模擬信號調(diào)理模塊、第二模擬信號調(diào)理模塊均采用BIS0001芯片；第一熱釋電紅外傳感器的D端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳11、I相連，并接入電源Vcr ;第一熱釋電紅外傳感器的G端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳7相連，并接地；第一熱釋電紅外傳感器的 S端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳14相連；電阻R133的兩端分別與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳3、4相連，電容C134的一端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳4相連，電容C134的另一端接地，電阻R136的兩端分別與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳5、6相連，電容C135的一端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳5相連、電容C135的另一端接地,第一模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2、12，并分別與主控模塊0:2430芯片腳11、12相連；
第二熱釋電紅外傳感器與第二模擬信號調(diào)理模塊的組成及連接方式同上；第二模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2、12，分別與主控模塊CC2430芯片腳14、13相連。所述的主控模塊的MCU選用CC2430芯片，第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳2與主控模塊的CC2430芯片腳11相連，第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳12與主控模塊的CC2430芯片腳12相連，兩模塊的有線連接采用長度可伸縮的柔性電纜實現(xiàn)；CC2430芯片內(nèi)嵌AD接口，BIS0001芯片腳2的輸出接入CC2430芯片AD接口，主控模塊的CC2430芯片采樣第一模擬信號調(diào)理模塊BIS0001芯片輸出的信號；CC2430芯片腳12是腳11的備用AD接口 ；CC2430芯片的輸出端為腳8、9，并分別與第一燕尾槽平移機構、第二燕尾槽平移機構相連；第二模擬信號調(diào)理模塊與主控模塊的組成及連接方式同上；第二模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2、12，并分別與CC2430芯片腳14、13相連。所述的主控模塊CC2430芯片是集AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和射頻通信功能于一體的SOC芯片，其射頻通信單元電路為:CC2430芯片腳20、7、47、41相連后與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V、電容C411、電容C71的一端相連，電容C411及電容C71的另一端接地；腳42與電容C421的一端相連，電容C421的另一端接地；腳10與電容C678的一端、電阻R4tl6、按鍵SI的一端相連，電容C678及按鍵SI的另一端接地，電阻R4tl6的另一端與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V相連；腳23與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V及電容C231的一端相連，電容C231的另一端接地；腳24與模擬電路電源VccL 8及電容C241的一端相連，電容C241的另一端接地；腳26與電阻R261的一端相連，電阻R261的另一端接地；腳22與電阻R221的一端相連，電阻R221的另一端接地；腳19與晶振Xl及電容C191的一端相連，晶振Xl的另一端與引腳21及電容C121的一端相連，電容C191及電容C121的另一端均接地；腳44與晶振X2及電容C441的一端相連，晶振X2的另一端與腳43及電容C431的一端相連，電容C441及電容C431的另一端均接地；腳34與電感L2及電感L5的一端相連，電感L4及電感LI的一端和電感L5的另一端相連，腳33與電感LI的另一端相連，腳32與電感L2及電感L4的另一端相連，電感L3的一端與電容C63的一端相連，電容 C63 的另一端與天線 ANTl 相連；腳25、27、28、29、30、31、35、36、37、38、39、40與模擬電路電源Vcc1.8、電容C11、電容Cltll、電容C371的一端相連，電容C11、電容Cltll、電容C371的另一端接地。所述的第一燕尾槽平移機構包括第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150、第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽、第一燕尾槽平移機構的復位彈簧、第一燕尾槽平移機構的擋塊、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑道底部開通孔、第一燕尾槽平移機構的第一蓋板、第一燕尾槽平移機構的第二蓋板，燕尾槽滑道底部通孔是熱釋電紅外傳感器探測外部紅外信號的窗口 ；第二燕尾槽平移機構的組成同上；
CC2430芯片腳8與第一 燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150輸入端相連，第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150輸出的一端與第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈的一端相連、第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈的另一端經(jīng)電源與第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150輸出的另一端相連,形成受第一燕尾槽平移機構固態(tài)繼電器IRFP150控制的電磁鐵電氣回路；CC2430芯片與第二燕尾槽平移機構的電路組成及連接方式同上，CC2430芯片腳9與第二燕尾槽平移機構固態(tài)繼電器IRFP150的輸入端相連。所述的第一燕尾槽平移機構各部件采用的結構、配合和安裝位置，以及實現(xiàn)的運行方式；第一燕尾槽平移機構各部件的結構、配合和安裝位置如下:第一燕尾槽平移機構的底座設計為燕尾槽形狀，第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊安裝在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽內(nèi)、兩者構成滑動副，燕尾滑塊在燕尾槽滑道中可作平移滑動；第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150和第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈固定在第一燕尾槽平移機構的第二蓋板上；第一燕尾槽平移機構的復位彈簧一端固定在第一燕尾槽平移機構的第一蓋板上，第一燕尾槽平移機構的復位彈簧另一端固定在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊上；第一熱釋電紅外傳感器上外套第一菲涅爾透鏡、并與第一模擬信號調(diào)理模塊一起安裝在第一燕尾滑塊上；第一燕尾槽平移機構的擋塊固定在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽底部的上側、處于第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊和第一燕尾槽平移機構的第一蓋板之間；第二燕尾槽平移機構各部件的的結構、配合和安裝位置同上；
第一燕尾槽平移機構的運行方式如下:頂裝時，第一燕尾槽平移機構的擋塊抵住第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊，防止第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊向第一燕尾槽平移機構的第一蓋板移動，裝配燕尾槽平移機構時彈簧預置初始拉力，此時，第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊保持在第I平衡點(第一燕尾槽平移機構安裝時第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊的初始位置)；主控模塊下達第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器SSR閉合指令，SSR閉合，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈電路接通，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈得電，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊向第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈水平移動，第一燕尾槽平移機構的復位彈簧的拉力增大；當?shù)谝谎辔膊燮揭茩C構的復位彈簧拉力與第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈電磁吸力達到平衡時，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊靜止在第2平衡點，第一熱釋電紅外傳感器經(jīng)通孔探測外部紅外信號，檢測無人、有靜態(tài)人；延時5S，主控模塊下達第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器SSR斷開指令，SSR斷開，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈電路斷開，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈失電，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊在第一燕尾槽平移機構的復位彈簧拉力作用下，反向平移至第一燕尾槽平移機構的擋塊處停止，回歸到燕尾滑塊的第I平衡點(燕尾槽平移機構安裝時燕尾滑塊的初始位置)，第一熱釋電紅外傳感器經(jīng)通孔二次檢測無人、有靜態(tài)人；第二燕尾槽平移機構的運動方式同上。所述的第一熱釋電紅外傳感器與第二熱釋電紅外傳感器具有頂裝和壁裝兩種安裝方式，頂裝時貼天花板并列布置在屋頂，壁裝時貼壁等高并列布置在墻壁；依據(jù)探測區(qū)的實際大小，按需布置一組或多組雙熱釋電紅外傳感器。所述的檢測動靜態(tài)人體被動式熱釋電紅外探測器的低誤報方法是:
源自雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的紅外幅射信號分別經(jīng)第一/二菲涅爾透鏡、第一/ 二濾光鏡、第一 / 二兩個敏感元、第一 / 二模擬信號調(diào)理模塊至主控模塊，主控模塊采用主備采樣模式將輸入的模擬信號轉化成數(shù)字信號；主控模塊的控制單元控制第一/二燕尾槽平移機構的移動，主控模塊的數(shù)字信號處理單元對“數(shù)字信號”實施低誤報的雙鑒算法，雙鑒算法的結果通過主控模塊的射頻通信單元，以無線方式上傳無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人至上位機，由上位機完成個性化的、應用層面的操作；
消除干擾影響“數(shù)字信號”的正確性，降低誤報的另一舉措是雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；定義1:雙熱釋電紅外傳感器的公共探測區(qū)域為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域，即兩個熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的重疊部分為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域；定義2:采樣時對第一 / 二熱釋電紅外傳感器的電平信號分別采樣3次，單一熱釋電紅外傳感器的3次采樣值一致、該熱釋電紅外傳感器的采樣有效一有效采樣，否則為無效采樣、丟棄返回重采；定義3:當?shù)谝?/ 二熱釋電紅外傳感器有效采樣值不一致一人體進入預警區(qū)、但未進入雙熱釋電紅外傳感器的探測區(qū)，雙熱釋電紅外傳感器的采樣無效、丟棄返回重采，當且僅當6個采樣值一致一第一、二熱釋電紅外傳感器各有3個采樣值，雙熱釋電紅外傳感器的采樣結果才有效、并進入雙鑒算法流程；雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理的輸出變量為Sample_ReSult，Sample,Result=I,高電平一“有動態(tài)人”，3&1^16_1^8111七=0，低電平一“無人”或“有靜態(tài)人”;單一熱釋電紅外傳感器的有效采樣僅是雙熱釋電紅外傳感器有效采樣的必要條件，而非充分條件；綜上所述，低誤報雙鑒算法包括初始化、雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理、雙鑒算法三部分；
雙鑒算法的重要變量匯總:輸入變量為Sample_ReSult，雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理的輸出變量；Sample_Result=l,高電平,探測到“有動態(tài)人”;Sample_Result=0,低電平,探測到“無人”或“有靜態(tài)人”；輸出值變量為Pe rson:Person=0,無人；Person =1,有靜態(tài)人；Person=2，有動態(tài)人；初始化時，Person=O ;控制變量為SSR_Counter，“雙鑒算法”根據(jù)SSR_Counter的數(shù)值，主控模塊下達或屏蔽固態(tài)繼電器SSR的通斷指令，即燕尾滑塊的平移滑動指令；初始化時，SSR_Counter=0 ；
雙鑒算法根據(jù)現(xiàn)有的探測結果:無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人，初始化時為無人，按無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人三種模式處理輸入變量Sample_Result，采用控制變量SSR_Counter約束燕尾槽平移機構的平移次數(shù)；三模式雙鑒算法的具體步驟如下:
1.現(xiàn)有狀態(tài)Person=O,無人；
1-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =2,返回 “A”;
1-2.Sample_Result=0 ；
1-2-1.SSR_Counter 古 O ;則射頻上傳 Person =0, SSR_Counter = SSR_Counter -1,返回 “A” ；1-2-2.SSR_Counter=0 ;則下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR_Counter=N, N>0的正整數(shù)，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；
1-2-2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =1,返回 “A”；
1-2-2-2.Sample_Result=0 ;則射頻上傳 Person =0,返回 “A” ；
2.現(xiàn)有狀態(tài)Person=L有靜態(tài)人；
2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =2,返回 “A” ；
2-2.Sample_Result=0 ；
2-2-1.SSR_Counter 古 O ;則射頻上傳 Person =1, SSR_Counter = SSR_Counter-1，返回 “A”；
2-2-2.SSR_Counter=0 ;則下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR_Counter=N, N>0的正整數(shù)，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；
2-2-2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =1,返回 “A”；
2-2-2-2.Sample_Result=0 ;則射頻上傳 Person =0,返回 “A” ；
3.現(xiàn)有狀態(tài)Person=2，有動態(tài)人；
3-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =2,返回 “A” ；
3-2.Sample_Result=0 ;貝丨』下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR_Counter=N, N>0的正整數(shù)，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；
3-2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =1,返回 “A”；
3-2-2.Sample_Result=0 ;則射頻上傳 Person =0,返回 “A”。本發(fā)明借助燕尾槽平移機構，雙熱釋電紅外傳感器能上傳無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人三種探測結果；雙熱釋電紅外傳感器平臺上的低誤報率雙鑒算法，使探測結果的誤報率下降；優(yōu)化燕尾槽平移機構的平移次數(shù)，既保證了探測質量、又減少了功耗；集成微電子、材料學、電工器材領域的最新成果，提高了熱釋電紅外探測器的可靠性。


圖1是被動式熱釋電紅外探測器的框 圖2是第一被動式熱釋電紅外傳感器的結構框 圖3是第一被動式熱釋電紅外傳感器與第一模擬信號調(diào)理模塊的電路簡圖；圖4是第一模擬信號調(diào)理模塊與主控模塊CC2430的電路簡 圖5是主控模塊CC2430的電路 圖6是主控模塊CC2430與第一燕尾槽平移機構的電路簡 圖7是第一燕尾槽平移機構的燕尾槽底座立體示意 圖8是第一燕尾槽平移機構的裝配 圖9是被動式雙熱釋電紅外傳感器的屋頂布置 圖10是被動式雙熱釋電紅外傳感器的低誤報雙鑒算法流程圖。
具體實施例方式 如圖1、7、8所示，檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器包括第一菲涅爾透鏡110、第一熱釋電紅外傳感器120、第一模擬信號調(diào)理模塊130、第一燕尾槽平移機構140,第二菲涅爾透鏡210、第二熱釋電紅外傳感器220、第二模擬信號調(diào)理模塊230、第二燕尾槽平移機構240，AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信模塊CC2430 (300)，AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信模塊CC2430簡稱主控模塊；主控模塊由AD采樣單元、數(shù)字信號處理單元、控制單元和射頻通信單元組成；第一燕尾槽平移機構140包括第一燕尾滑塊143、第一燕尾槽144，第一燕尾滑塊與第一燕尾槽抅成第一滑動副，第二燕尾槽平移機構240包括第二燕尾滑塊243、第二燕尾槽244，第二燕尾滑塊與第二燕尾槽抅成第二滑動副；
第一熱釋電紅外傳感器120與第一模擬信號調(diào)理模塊130相連后、接入主控模塊300,主控模塊300與第一燕尾槽平移機構1 40相連，第一熱釋電紅外傳感器120上外套第一菲涅爾透鏡110、并與第一模擬信號調(diào)理模塊130 —起安裝在第一燕尾滑塊143上，第二熱釋電紅外傳感器220與第二模擬信號調(diào)理模塊230相連后、接入主控模塊300，主控模塊300與第二燕尾槽平移機構240相連，第二熱釋電紅外傳感器220上外套第二菲涅爾透鏡210、并與第二模擬信號調(diào)理模塊230 —起安裝在第二燕尾滑塊243上。如圖2所示，第一菲涅爾透鏡110外套在第一熱釋電紅外傳感器120上，第一熱釋電紅外傳感器傳感器120由第一濾光鏡121、第一敏感兀122、第二敏感兀123、第一柵極電阻Re124和第一場效應管FET125組成；菲涅爾透鏡將人體輻射的紅外線經(jīng)濾光鏡后聚焦至熱釋電紅外敏感元，產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)，滿足熱釋電敏感元需信號變化的要求；濾光鏡則過濾偏離人體體溫的紅外線；敏感元相對的兩面各引一電極、電極兩端形成一個等效電容、等效電容具有自身產(chǎn)生極化的特性，兩個敏感元采用相反極性的串聯(lián)結構；敏感元的極化電信號通過場效應管FET阻抗變換后輸出，柵極電阻Rg的一端連接FET的柵極、另一端接G端；電阻R12tl與電容C12tl并聯(lián)組成低通濾波器，濾波器的一端接S端、另一端接G端；熱釋電紅外傳感器的輸出端為D、S和G，分別與第一模擬信號調(diào)理模塊BIS0001芯片的腳11、14、7相連。第二菲涅爾透鏡210與第二熱釋電紅外傳感器220的組成及連接方式、第二熱釋電紅外傳感器與第二模擬信號調(diào)理模塊BIS0001芯片的連接方式同上。如圖3所示，熱釋電紅外傳感器專用芯片BIS0001是模擬信號調(diào)理模塊的核心，現(xiàn)以第一模擬信號調(diào)理模塊為例展開論述:第一熱釋電紅外傳感器的D端與BIS0001芯片腳11、I相連，并接入電源VCC ;第一熱釋電紅外傳感器的G端與BIS0001芯片腳7相連，并接地；第一熱釋電紅外傳感器的S端與BIS0001芯片腳14相連；電阻R133的兩端分別與BIS0001芯片腳3、4相連，電容C134的一端與BIS0001芯片腳4相連、另一端接地，R133和C134決定BIS0001芯片腳2 (VO)保持高電位的時間；電阻R136的兩端分別與BIS0001芯片腳5、6相連，電容C135的一端與BIS0001芯片腳5相連、另一端接地，R136和C135決定BIS0001芯片腳2 (VO)輸出由高電位變低電位后的“觸發(fā)封鎖時間”，“觸發(fā)封鎖時間”內(nèi)VO始終保持低電位、即屏蔽探測器的探測功能，以避免重復報警的方式達到降低功耗。第一模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2 (V0)、12 (20UT)，分別與主控模塊CC2430芯片腳11、12相連。第二熱釋電紅外傳感器220與第二模擬信號調(diào)理模塊230的組成及連接方式同上；第二模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2 (V0)、12 (20UT)，分別與主控模塊CC2430芯片腳14、13相連。如圖4所示，第一模擬信號調(diào)理模塊BIS0001芯片腳2 (V0)與主控模塊CC2430芯片腳11 (AD0、P0_0)相連、芯片腳12 (20UT)與主控模塊CC2430芯片腳12 (AD1、P0_1)相連，兩模塊的有線連接采用長度可伸縮的柔性電纜實現(xiàn)；主控模塊CC2430芯片內(nèi)嵌AD接口，BIS0001芯片腳2輸出接入主控模塊CC2430芯片AD接口、主控模塊CC2430芯片采樣BIS0001芯片輸出的信號；CC2430芯片腳12 (AD1、P0_1)是腳11 (AD0、P0_0)的備用AD接口，一旦腳 11 (ADO、P0_0)發(fā)生故障、腳 12 (A/Dl、P0_1)則對 BIS0001 芯片腳 12 (20UT)輸出信號采樣；主備采樣模式提高了系統(tǒng)的可靠性；主控模塊CC2430芯片的輸出端為腳8(Pl_0)、9 (Pl_l)，分別與第一燕尾槽平移機構、第二燕尾槽平移機構相連。第二模擬信號調(diào)理模塊與主控模塊的組成及連接方式同上；第二模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2 (V0)、12 (20爪)，分別與主控模塊0:2430芯片腳14、13相連。CC2430芯片包含一個增強型工業(yè)標準的8位8051微控制器內(nèi)核，運行時鐘32MHz ;使用標準8051指令集，具有8倍標準8051內(nèi)核的性能。CC2430集成4個振蕩器用于系統(tǒng)時鐘和定時操作:MCU和射頻部分，其中MCU包括存儲器及外設。CC2430集成了用于用戶自定義應用的外設。一個AES協(xié)處理器集成在CC2430，以支持IEEE802.15.4 MAC安全所需的(128位關鍵字)AES運行，盡可能少的占用微控制器。中斷控制器為總共18個中斷源提供服務。調(diào)試接口采用兩線串`行接口，用于電路調(diào)試和外部Flash編程。1/0控制器的職責是21個1/0 口的分配和控制；其中有8個8 14位的ADC通道可供選擇。CC2430包括四個定時器:一個16位MAC定時器，用以為IEEE802.15.4的CSMA-CA算法提供定時以及為IEEE802.15.4的MAC層提供定時；一個一般的16位和兩個8位定時器，支持典型的定時/計數(shù)功能。如圖5所示，SOC芯片CC2430是主控模塊CC2430的核心，集AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信功能于一體，射頻通信遵循ZigBee無線通信協(xié)議(IEEE802.15.4)，其射頻通信單元電路為:CC2430集成芯片的腳20、7、47、41相連后與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V、電容C411、電容C71的一端相連，電容C411及電容C71的另一端接地；腳42與電容C421的一端相連，電容C421的另一端接地；腳10與電容C678的一端、電阻R4tl6、按鍵SI的一端相連，電容C678及按鍵SI的另一端接地，電阻R4tl6的另一端與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V相連；腳23與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V及電容C231的一端相連，電容C231的另一端接地；腳24與模擬電路電源8及電容C241的一端相連，電容C241的另一端接地；腳26與電阻R261的一端相連，電阻R261的另一端接地；腳22與電阻R221的一端相連，電阻R221的另一端接地；腳19與晶振Xl及電容C191的一端相連，晶振Xl的另一端與腳21及電容C121的一端相連，電容C191及電容C121的另一端均接地；腳44與晶振X2及電容C441的一端相連，晶振X2的另一端與腳43及電容C431的一端相連，電容C441及電容C431的另一端均接地；腳34與電感L2及電感L5的一端相連，電感L4及電感LI的一端和電感L5的另一端相連，腳33與電感LI的另一端相連，腳32與電感L2及電感L4的另一端相連，電感L3的一端與電容C63的一端相連，電容C63的另一端與天線ANTl相連；腳25、27、28、29、30、31、35、36、37、38、39、40與模擬電路電源VccL 8、電容Cn、電容Cltll、電容C371的一端相連，電容Cn、電容C1(ll、電容C371的另一端接地。如圖6、1、7、8所示，第一燕尾槽平移機構140包括第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150 (141)、第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽144、第一燕尾槽平移機構的復位彈簧145、第一燕尾槽平移機構的擋塊146、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽144滑道底部開通孔147、第一燕尾槽平移機構的第一蓋板148-1、第一燕尾槽平移機構的第二蓋板148-2，燕尾槽滑道底部通孔147是熱釋電紅外傳感器探測外部紅外信號的窗口 ；
主控模塊CC2430芯片輸出端腳8(P1_0)與第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150(141)輸入端相連，固態(tài)繼電器(Solid State Relay，SSR)輸出的一端與第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142的一端相連、電磁鐵線圈的另一端經(jīng)電源與SSR輸出的另一端相連，形成受SSR控制的電磁鐵電氣回路。主控模塊CC2430芯片與第二燕尾槽平移機構的電路組成及連接方式同上；主控模塊CC2430芯片的輸出端腳9 (Pl_l)與第二燕尾槽平移機構的SSR IRFP150 (241)輸入端相連。
如圖7、8、9所示，第一燕尾槽平移機構140各部件的結構、配合和安裝位置如下:第一燕尾槽平移機構140的底座設計為燕尾槽形狀，第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊143安裝在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽144內(nèi)、兩者構成滑動副，燕尾滑塊在燕尾槽滑道中可作平移滑動；第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150 (141)和第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142固定在第 一燕尾槽平移機構的第二蓋板148-2上；第一燕尾槽平移機構的復位彈簧145 —端固定在第一燕尾槽平移機構的第一蓋板148-1上，第一燕尾槽平移機構的復位彈簧145另一端固定在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143上；第一熱釋電紅外傳感器120上外套第一菲涅爾透鏡110、并與第一模擬信號調(diào)理模塊130—起安裝在第一燕尾滑塊143上；第一燕尾槽平移機構的擋塊146固定在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽144底部的上側、處于第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143和第一燕尾槽平移機構的第一蓋板148-1之間；第二燕尾槽平移機構240各部件的的結構、配合和安裝位置同上；
第一燕尾槽平移機構140的運行方式如下:頂裝時，第一燕尾槽平移機構的擋塊146抵住第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143，防止第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143向第一燕尾槽平移機構的第一蓋板148-1移動，裝配燕尾槽平移機構時彈簧預置初始拉力，此時，第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊143保持在第I平衡點(第一燕尾槽平移機構安裝時第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊143的初始位置；主控模塊300下達第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器SSR (141)閉合指令，SSR (141)閉合，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142電路接通，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142得電，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143向第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142水平移動，第一燕尾槽平移機構的復位彈簧145的拉力增大；當?shù)谝谎辔膊燮揭茩C構的復位彈簧145拉力與第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142電磁吸力達到平衡時，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143靜止在第2平衡點，第一熱釋電紅外傳感器120經(jīng)通孔147探測外部紅外信號，檢測無人、有靜態(tài)人；延時5S，主控模塊300下達第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器SSR (141)斷開指令，SSR(141)斷開，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142電路斷開，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈142失電，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊143在第一燕尾槽平移機構的復位彈簧145拉力作用下，反向平移至第一燕尾槽平移機構的擋塊146處停止，回歸到燕尾滑塊的第I平衡點(燕尾槽平移機構安裝時燕尾滑塊的初始位置)，第一熱釋電紅外傳感器120經(jīng)通孔147 二次檢測無人、有靜態(tài)人；第二燕尾槽平移機構240的運動方式同上。如圖9所示，第一熱釋電紅外傳感器120與第二熱釋電紅外傳感器220具有頂裝和壁裝兩種安裝方式，頂裝時貼天花板并列布置在屋頂，壁裝時貼壁等高并列布置在墻壁；圖9為頂裝安裝方式；依據(jù)探測區(qū)的實際大小，按需布置一組或多組雙熱釋電紅外傳感器。定義:雙熱釋電紅外傳感器的公共探測區(qū)域為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域，即兩個熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的重疊部分定義為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域；雙熱釋電紅外傳感器是實施雙鑒技術、降低誤報率的前提。如圖10、1、2、4、8、9所示，所述的檢測動靜態(tài)人體被動式熱釋電紅外探測器的低誤報方法是:源自雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的紅外幅射信號分別經(jīng)第一/二菲涅爾透鏡、第一 / 二濾光鏡、第一 / 二兩個敏感兀、第一 / 二模擬信號調(diào)理模塊至主控模塊，主控模塊采用主備采樣模式將輸入的模擬信號轉化成數(shù)字信號；主備采樣模式提高了系統(tǒng)的可靠性。主控模塊的控制單元控制第一 / 二燕尾槽平移機構的移動，主控模塊的數(shù)字信號處理單元對“數(shù)字信號”實施低誤報率的雙鑒算法，雙鑒算法的結果通過主控模塊的射頻通信單元、以無線方式上傳(無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人)至上位機，由上位機完成個性化的、應用層面的操作。消除干擾影響“數(shù) 字信號”的正確性，降低誤報率的另一舉措是雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理;定義1:雙熱釋電紅外傳感器的公共探測區(qū)域為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域，即兩個熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的重疊部分為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域；定義2:采樣時對第一 / 二熱釋電紅外傳感器的電平信號分別米樣3次,單一熱釋電紅外傳感器的3次采樣值一致、該熱釋電紅外傳感器的采樣有效一有效采樣，否則為無效采樣、丟棄返回重采；定義3:當?shù)谝?/ 二熱釋電紅外傳感器有效采樣值不一致一人體進入預警區(qū)、但未進入雙熱釋電紅外傳感器的探測區(qū)，雙熱釋電紅外傳感器的采樣無效、丟棄返回重采，當且僅當6個米樣值一致一第一、二熱釋電紅外傳感器各有3個米樣值,雙熱釋電紅外傳感器的米樣結果才有效、并進入雙鑒算法流程；雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理的輸出變量為Sample_ResUlt，SampIe_ResuIt=I,高電平一“有動態(tài)人”，Sample_Result=0,低電平一“無人”或“有靜態(tài)人”;單一熱釋電紅外傳感器的有效采樣僅是雙熱釋電紅外傳感器有效采樣的必要條件，而非充分條件；綜上所述，低誤報雙鑒算法包括初始化、雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理、雙鑒算法三部分；
雙鑒算法的重要變量匯總:輸入變量為Sample_ReSult，雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理的輸出變量；Sample_Result=l (高電平),探測到“有動態(tài)人”;Sample_Result=0 (低電平),探測至IJ “無人”或“有靜態(tài)人”。輸出值變量為Person:PerSon=0，無人；Person =1，有靜態(tài)人；Person =2，有動態(tài)人；初始化時，Person=0。控制變量為SSR_Counter，“雙鑒算法”根據(jù)SSR_Counter的數(shù)值，主控模塊下達或屏蔽給固態(tài)繼電器的通斷，即燕尾滑塊的平移滑動指令；初始化時，SSR_Counter=0。經(jīng)典的被動式熱釋電探測器對動態(tài)人有效，但無法探測靜態(tài)人，也無法區(qū)分無人和靜態(tài)人；探測靜態(tài)人體，區(qū)分靜態(tài)人/無人兩種狀態(tài)，需主控模塊控制燕尾槽平移機構平移；鑒于機械運動的能耗較大，必須約束平移的次數(shù):借鑒熱釋電紅外傳感器專用芯片BIS0001 “觸發(fā)封鎖時間”的設計思想，借助控制變量SSR_Counter、實現(xiàn)燕尾槽平移機構最少的必要平移次數(shù)。雙鑒算法根據(jù)現(xiàn)有的探測結果:無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人，初始化時為無人，按無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人三種模式處理輸入變量Sample_ReSult，采用控制變量SSR_Counter約束燕尾槽平移機構的平移次數(shù)。三模式雙鑒算法的具體步驟如下:
1.現(xiàn)有狀態(tài)Person=O(無人)
1-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =2,返回 “A” ；
1-2.Sample_Result=0 ；
1-2-1.SSR_Counter 古 O ;則射頻上傳 Person =0, SSR_Counter = SSR_Counter -1,返回 “A”；
1-2-2.SSR_Counter=0 ;則下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR_Counter=N (N>0的正整數(shù))，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；
1-2-2-1.Sa mple_Result=l ;則射頻上傳 Person =1,返回 “A”；
1-2-2-2.Sample_Result=0 ;則射頻上傳 Person =0,返回 “A” ；
2.現(xiàn)有狀態(tài)Person=I(有靜態(tài)人)
2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =2,返回 “A” ；
2-2.Sample_Result=0 ；
2-2-1.SSR_Counter 古 O ;則射頻上傳 Person =1, SSR_Counter = SSR_Counter-1，返回 “A”；
2-2-2.SSR_Counter=0 ;則下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR_Counter=N (N>0的正整數(shù))，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；
2-2-2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =1,返回 “A”；
2-2-2-2.Sample_Result=0 ;則射頻上傳 Person =0,返回 “A” ；
3.現(xiàn)有狀態(tài)Person=2(有動態(tài)人)
3-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =2,返回 “A” ；
3-2.Sample_Result=0 ;貝丨』下達固態(tài)繼電器的通斷指令,SSR_Counter=N (N>0的正整數(shù))，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理； 3-2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =1,返回 “A”；
3-2-2.Sample_Result=0 ;則射頻上傳 Person =0,返回 “A”。
權利要求
1.一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器，其特征在于包括第一菲涅爾透鏡(110)、第一熱釋電紅外傳感器(120)、第一模擬信號調(diào)理模塊(130)、第一燕尾槽平移機構(140)，第二菲涅爾透鏡(210)、第二熱釋電紅外傳感器(220)、第二模擬信號調(diào)理模塊(230)、第二燕尾槽平移機構(240)，AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信模塊CC2430 (300),AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信模塊CC2430簡稱主控模塊；主控模塊由AD采樣單元、數(shù)字信號處理單元、控制單元和射頻通信單元組成；第一燕尾槽平移機構(140)包括第一燕尾滑塊(143)、第一燕尾槽(144)，第一燕尾滑塊與第一燕尾槽抅成第一滑動副，第二燕尾槽平移機構(240)包括第二燕尾滑塊(243)、第二燕尾槽(244)，第二燕尾滑塊與第二燕尾槽抅成第二滑動副； 第一熱釋電紅外傳感器(120)與第一模擬信號調(diào)理模塊(130)相連后、接入主控模塊(300),主控模塊(300)與第一燕尾槽平移機構(140)相連,第一熱釋電紅外傳感器(120)上外套第一菲涅爾透鏡(110)、并與第一模擬信號調(diào)理模塊(130) —起安裝在第一燕尾滑塊(143)上，第二熱釋電紅外傳感器(220)與第二模擬信號調(diào)理模塊(230)相連后、接入主控模塊(300 )，主控模塊(300 )與第二燕尾槽平移機構(240 )相連，第二熱釋電紅外傳感器(220)上外套第二菲涅爾透鏡(210)、并與第二模擬信號調(diào)理模塊(230) —起安裝在第二燕尾滑塊(243)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器，其特征在于所述的第一熱釋電紅外傳感器傳感器(120)包括第一濾光鏡(121)、第一敏感兀(122)、第二敏感兀(123)、第一柵極電阻Re (124)和第一場效應管FET (125),第一熱釋電紅外傳感器的輸出端為D、S和G ; 第一敏感元和第二敏感元相對的兩面各引一電極，兩個敏感元采用相反極性的串聯(lián)結構，柵極電阻Re的一端連接FET的柵極，柵極電阻Re的另一端接G端，電阻R12tl與電容C12tl并聯(lián)組成低通濾波器，濾波器的一端接S端，濾波器的另一端接G端；第一熱釋電紅外傳感器的輸出端D、S和G分別 與第一模擬信號調(diào)理模塊(130)BIS0001芯片腳11、14、7相連； 第二熱釋電紅外傳感器(220)的組成及連接方式、第二熱釋電紅外傳感器與第二模擬信號調(diào)理模塊(230) BIS0001芯片的連接方式同上。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器，其特征在于所述的第一模擬信號調(diào)理模塊(130)、第二模擬信號調(diào)理模塊(230)均米用BIS0001芯片；第一熱釋電紅外傳感器(120)的D端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳11、I相連，并接入電源Vcr ;第一熱釋電紅外傳感器的G端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳7相連，并接地；第一熱釋電紅外傳感器的S端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳14相連；電阻R133的兩端分別與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳3、4相連，電容C134的一端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳4相連，電容C134的另一端接地，電阻R136的兩端分別與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳5、6相連，電容C135的一端與第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳5相連、電容C135的另一端接地,第一模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2、12，并分別與主控模塊CC2430芯片腳11、12相連； 第二熱釋電紅外傳感器(220)與第二模擬信號調(diào)理模塊(230)的組成及連接方式同上；第二模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2、12，分別與主控模塊0:2430芯片腳14、13相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器，其特征在于所述的主控模塊(300)的MCU選用CC2430芯片，第一模擬信號調(diào)理模塊(130)的BIS0001芯片腳2與主控模塊的CC2430芯片腳11相連，第一模擬信號調(diào)理模塊的BIS0001芯片腳12與主控模塊的CC2430芯片腳12相連，兩模塊的有線連接采用長度可伸縮的柔性電纜實現(xiàn)；CC2430芯片內(nèi)嵌AD接口，BIS0001芯片腳2的輸出接入CC2430芯片AD接口，主控模塊的CC2430芯片采樣第一模擬信號調(diào)理模塊BIS0001芯片輸出的信號；CC2430芯片腳12是腳11的備用AD接口 ；CC2430芯片的輸出端為腳8、9，并分別與第一燕尾槽平移機構(140)、第二燕尾槽平移機構(240)相連；第二模擬信號調(diào)理模塊與主控模塊的組成及連接方式同上；第二模擬信號調(diào)理模塊的輸出端為BIS0001芯片腳2、12，并分別與CC2430芯片腳14、13相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的主控模塊，其特征在于所述的主控模塊CC2430芯片是集AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和射頻通信功能于一體的SOC芯片，其射頻通信單元電路為:CC2430芯片腳20、7、47、41相連后與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V、電容C411、電容C71的一端相連，電容C411及電容C71的另一端接地；腳42與電容C421的一端相連，電容C421的另一端接地；腳10與電容C678的一端、電阻R4tl6、按鍵SI的一端相連，電容C678及按鍵SI的另一端接地，電阻R4tl6的另一端與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V相連；腳23與數(shù)字電路電源DVDD_3.3V及電容C231的一端相連，電容C231的另一端接地；腳24與模擬電路電源VrcL 8及電容C241的一端相連，電容C241的另一端接地；腳26與電阻R261的一端相連，電阻R261的另一端接地；腳22與電阻R221的一端相連，電阻R221的另一端接地；腳19與晶振Xl及電容C191的一端相連，晶振Xl的另一端與引腳21及電容C121的一端相連，電容C191及電容C121的另一端均接地；腳44與晶振X2及電容C441的一端相連，晶振X2的另一端與腳43及電容C431的一端相連，電容C441及電容C431的另一端均接地；腳34與電感L2及電感L5的一端相連，電感L4及電感LI的一端和電感L5的另一端相連，腳33與電感LI的另一端相連，腳32與電感L2及電感L4的另一端相連，電感L3的一端與電容C63的一端相連，電容C63的另一端與天線ANTl相連；腳 25、27、28、29、30、31、35、36、37、38、39、40 與模擬電路電源 VccL 8、電容 Cn、電容 C101,電容C371的一端相連，電容Cn、電容Cltll、電容C371的另一端接地。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器，其特征在于所述的第一燕尾槽平移機構(140)包括第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150(141)、第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142)、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(143)、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽(144)、第一燕尾槽平移機構的復位彈簧(145)、第一燕尾槽平移機構的擋塊(146)、第一燕尾槽平移機構的燕尾槽(144)滑道底部開通孔(147)、第一燕尾槽平移機構的第一蓋板(148-1)、第一燕尾槽平移機構的第二蓋板(148-2)，燕尾槽滑道底部通孔(147)是熱釋電紅外傳感器探測外部紅外信號的窗口 ；第二燕尾槽平移機構(240)的組成同上； CC2430芯片腳8與第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150(141)輸入端相連，第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150 (141)輸出的一端與第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142)的一端相連、第一燕尾槽平移機 構的電磁鐵線圈(142)的另一端經(jīng)電源與第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150( 141)輸出的另一端相連，形成受第一燕尾槽平移機構固態(tài)繼電器IRFP150 (141)控制的電磁鐵電氣回路；CC2430芯片與第二燕尾槽平移機構的電路組成及連接方式同上，CC2430芯片腳9與第二燕尾槽平移機構固態(tài)繼電器IRFP150(241)的輸入端相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器，其特征在于所述的第一燕尾槽平移機構(140)各部件采用的結構、配合和安裝位置，以及實現(xiàn)的運行方式；第一燕尾槽平移機構(140)各部件的結構、配合和安裝位置如下:第一燕尾槽平移機構(140)的底座設計為燕尾槽形狀，第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊(143)安裝在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽(144)內(nèi)、兩者構成滑動副，燕尾滑塊在燕尾槽滑道中可作平移滑動；第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器IRFP150 (141)和第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142)固定在第一燕尾槽平移機構的第二蓋板(148-2)上；第一燕尾槽平移機構的復位彈簧(145) —端固定在第一燕尾槽平移機構的第一蓋板(148-1)上，第一燕尾槽平移機構的復位彈簧(145)另一端固定在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(143)上；第一熱釋電紅外傳感器(120)上外套第一菲涅爾透鏡(110)、并與第一模擬信號調(diào)理模塊(130)—起安裝在第一燕尾滑塊(143)上；第一燕尾槽平移機構的擋塊(146)固定在第一燕尾槽平移機構的燕尾槽(144)底部的上側、處于第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(143)和第一燕尾槽平移機構的第一蓋板(148-1)之間；第二燕尾槽平移機構(240)各部件的的結構、配合和安裝位置同上； 第一燕尾槽平移機構(140)的運行方式如下:頂裝時，第一燕尾槽平移機構的擋塊(146)抵住第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(143 )，防止第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(143)向第一燕尾槽平移機構的第一蓋板(148-1)移動，裝配燕尾槽平移機構時彈簧預置初始拉力，此時，第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊(143)保持在第I平衡點(第一燕尾槽平移機構安裝時第一燕尾槽平移機構的燕尾滑塊(143)的初始位置)；主控模塊(300)下達第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器SSR (141)閉合指令，SSR (141)閉合，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142 )電路接通，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142 )得電，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(1 43 )向第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142 )水平移動，第一燕尾槽平移機構的復位彈簧(145)的拉力增大；當?shù)谝谎辔膊燮揭茩C構的復位彈簧(145)拉力與第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142)電磁吸力達到平衡時，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(143)靜止在第2平衡點，第一熱釋電紅外傳感器(120)經(jīng)通孔(147)探測外部紅外信號，檢測無人、有靜態(tài)人；延時5S，主控模塊(300)下達第一燕尾槽平移機構的固態(tài)繼電器SSR (141)斷開指令，SSR (141)斷開，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142)電路斷開，第一燕尾槽平移機構的電磁鐵線圈(142)失電，第一燕尾槽平移機構的燕尾槽滑塊(143)在第一燕尾槽平移機構的復位彈簧(145)拉力作用下，反向平移至第一燕尾槽平移機構的擋塊(146)處停止，回歸到燕尾滑塊的第I平衡點(燕尾槽平移機構安裝時燕尾滑塊的初始位置)，第一熱釋電紅外傳感器(120)經(jīng)通孔(147) 二次檢測無人、有靜態(tài)人；第二燕尾槽平移機構(240)的運動方式同上。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器，其特征在于所述的第一熱釋電紅外傳感器(120)與第二熱釋電紅外傳感器(220)具有頂裝和壁裝兩種安裝方式，頂裝時貼天花板并列布置在屋頂，壁裝時貼壁等高并列布置在墻壁；依據(jù)探測區(qū)的實際大小，按需布置一組或多組雙熱釋電紅外傳感器。
9.一種使用如權利要求1所述的檢測動靜態(tài)人體被動式熱釋電紅外探測器的低誤報方法，其特征在于: 源自雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的紅外幅射信號分別經(jīng)第一/二菲涅爾透鏡、第一/ 二濾光鏡、第一 / 二兩個敏 感元、第一 / 二模擬信號調(diào)理模塊至主控模塊，主控模塊采用主備采樣模式將輸入的模擬信號轉化成數(shù)字信號；主控模塊的控制單元控制第一 / 二燕尾槽平移機構的移動，主控模塊的數(shù)字信號處理 單元對“數(shù)字信號”實施低誤報的雙鑒算法，雙鑒算法的結果通過主控模塊的射頻通信單元，以無線方式上傳無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人至上位機，由上位機完成個性化的、應用層面的操作； 消除干擾影響“數(shù)字信號”的正確性，降低誤報的另一舉措是雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；定義1:雙熱釋電紅外傳感器的公共探測區(qū)域為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域，即兩個熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域的重疊部分為雙熱釋電紅外傳感器探測區(qū)域；定義2:采樣時對第一 / 二熱釋電紅外傳感器的電平信號分別采樣3次，單一熱釋電紅外傳感器的3次采樣值一致、該熱釋電紅外傳感器的采樣有效一有效采樣，否則為無效采樣、丟棄返回重采；定義3:當?shù)谝?/ 二熱釋電紅外傳感器有效采樣值不一致一人體進入預警區(qū)、但未進入雙熱釋電紅外傳感器的探測區(qū)，雙熱釋電紅外傳感器的采樣無效、丟棄返回重采，當且僅當6個采樣值一致一第一、二熱釋電紅外傳感器各有3個采樣值，雙熱釋電紅外傳感器的采樣結果才有效、并進入雙鑒算法流程；雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理的輸出變量為Sample_ReSult，Sample,Result=I,高電平一“有動態(tài)人”，3&1^16_1^8111七=0，低電平一“無人”或“有靜態(tài)人”;單一熱釋電紅外傳感器的有效采樣僅是雙熱釋電紅外傳感器有效采樣的必要條件，而非充分條件；綜上所述，低誤報雙鑒算法包括初始化、雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理、雙鑒算法三部分； 雙鑒算法的重要變量匯總:輸入變量為Sample_ReSult，雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理的輸出變量；Sample_Result=l,高電平,探測到“有動態(tài)人”;Sample_Result=0,低電平,探測到“無人”或“有靜態(tài)人”；輸出值變量為Person:Person=0,無人；Person =1,有靜態(tài)人；Person=2，有動態(tài)人；初始化時，Person=O ;控制變量為SSR_Counter，“雙鑒算法”根據(jù)SSR_Counter的數(shù)值，主控模塊下達或屏蔽固態(tài)繼電器SSR的通斷指令，即燕尾滑塊的平移滑動指令；初始化時，SSR_Counter=0 ； 雙鑒算法根據(jù)現(xiàn)有的探測結果:無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人，初始化時為無人，按無人、有靜態(tài)人、有動態(tài)人三種模式處理輸入變量Sample_Result，采用控制變量SSR_Counter約束燕尾槽平移機構的平移次數(shù)；三模式雙鑒算法的具體步驟如下: .1.現(xiàn)有狀態(tài)Person=O,無人； 1-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =2,返回 “A” ； 1-2.Sample_Result=0 ；1-2-1.SSR_Counter 古 O ;則射頻上傳 Person =0, SSR_Counter = SSR_Counter -1,返回 “A”； 1-2-2.SSR_Counter=0 ;則下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR_Counter=N, N>0的正整數(shù)，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理； 1-2-2-1.Sample_Result=l ;則射頻上傳 Person =1,返回 “A”； 1-2-2-2.Sample_Result=0 ;則射頻上傳 Person =0,返回 “A”； · 2.現(xiàn)有狀態(tài)Person=L有靜態(tài)人；2-1.Sample—Result=I ;則射頻上傳 Person =2，返回“A”; 2-2.Sample—Result=O ； 2-2-1.SSR—Counter # 0 ;則射頻上傳 Person =1，SSR—Counter = SSR—Counter-1，返回 “A”； 2-2-2.SSR—Counter=O ;則下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR—Counter=N, N>0的正整數(shù)，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；2-2-2-1.Sample—Result=I ;則射頻上傳 Person =1，返回 “A”；2-2-2-2.Sample—Result=O ;則射頻上傳 Person =0，返回 “A”；. 3.現(xiàn)有狀態(tài)Ρθ ^οη=2，有動態(tài)人；3-1.Sample—Result=I ;則射頻上傳 Person =2，返回“A”;3-2.Sample—Result=O ;貝丨』下達固態(tài)繼電器的通斷指令，SSR—Counter=N, N>0的正整數(shù)，執(zhí)行雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理；3-2-1.Sample—Result=I ;則射頻上傳 Person =1，返回 “A”；3-2-2.Sample—Result=O ;則射頻上傳 Person =0，返回 “A”。
全文摘要
本發(fā)明公開一種檢測動靜態(tài)人體的被動式熱釋電紅外探測器及低誤報方法。被動式熱釋電紅外探測器由菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器，模擬信號調(diào)理模塊，AD采樣、數(shù)字信號處理、控制和通信模塊，燕尾槽平移機構組成；兩組熱釋電紅外傳感器并列安裝，檢測兩組傳感器的公共探測區(qū)；熱釋電紅外傳感器信號經(jīng)模擬信號調(diào)理、主備模式AD采樣、消除干擾影響的雙鑒算法數(shù)據(jù)預處理后，再經(jīng)雙鑒技術處理達到低誤報率。熱釋電紅外傳感器位于燕尾槽平移機構的燕尾滑塊上，通過燕尾滑塊的平移，實現(xiàn)動靜態(tài)人的探測、區(qū)分無人和靜態(tài)人；借鑒芯片BIS0001“觸發(fā)封鎖時間”的設計思想，優(yōu)化燕尾槽平移機構的平移次數(shù)，降低探測器的功耗。
文檔編號G01J5/12GK103234641SQ201310113490
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權日2013年4月2日
發(fā)明者盧嫻, 王米虎, 向旭東, 吳明光 申請人:浙江大學