本發(fā)明屬于自動防護(hù)與自動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度人體紅外探測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)：

人體目標(biāo)是環(huán)境中最重要和最活躍的元素，對場景中的人體目標(biāo)進(jìn)行檢測、識別和跟蹤一直以來都是關(guān)注的熱點(diǎn)，且與可見光成像相比，紅外熱成像因其具有強(qiáng)大的“穿透”能力。目前利用激光、紅外、微波等方式檢測人體應(yīng)用已很廣泛,實現(xiàn)的人體檢測基本是檢測動態(tài)的人體,當(dāng)人體處于靜態(tài)時,除利用紅外成像、圖像分析等成本高昂的檢測方法外，還沒有一種低成本的傳感器檢測方法能精確的檢測到靜態(tài)人體，所以利用低成本的熱釋電紅外傳感器來智能并精確的檢測靜態(tài)人體是具有重大意義的。

但目前熱釋電傳感器存在許多不足：1、在寵物、熱氣流等干擾下，信號識別的準(zhǔn)確率有所下降。之所以如此，主要原因是因為缺乏對熱釋電傳感器輸出的紅外信號進(jìn)行充分有效的分析，對信號中所含有的特征信息沒有進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)挖掘。僅僅采用脈沖計數(shù)/定時、設(shè)定信號幅度閾值觸發(fā)等簡單方法，導(dǎo)致信號準(zhǔn)確率下降。2、傳統(tǒng)熱釋電紅外傳感器只能進(jìn)行被動式工作,不能探測靜態(tài)物體，如何優(yōu)化被動檢測的方法成為亟需解決的問題。

為了檢測靜態(tài)的人體，現(xiàn)有專利方法如下：公開號為cn203502117u、cn102510601a、cn201983863u、cn103399351a，cn201766566u等的中國專利，都是利用傳感器和人體的相對運(yùn)動來檢測靜態(tài)人體，該系列方法都忽略了傳感器運(yùn)動時，環(huán)境中的紅外光線也與之形成了運(yùn)動，熱釋電傳感器即使無人情況下依舊會產(chǎn)生輸出，且設(shè)備損耗大,耗能較多，可靠性較差。

公開號為cn105093346acn103148946a，cn101922462a，cn10292809，cn103148946a，cn201234378y的中國專利：對于動態(tài)人體的檢測需配合定位裝置。而如果不用定位裝置可以使整個檢測系統(tǒng)變?yōu)楹唵危杀靖?。對于靜止人體檢測都是通過控制擋板周期性遮擋紅外熱釋電傳感器,使傳感器輸出變?yōu)槊}沖信號,通過判斷脈沖信號的變化,來設(shè)別是否有人。該系列方法雖能檢測到靜態(tài)人體，但沒有對信號進(jìn)行充分的分析，僅僅采用脈沖計數(shù)/定時、設(shè)定信號幅度閾值觸發(fā)等簡單方法，且脈沖信號放大后有較多毛刺，從而影響信號判斷的準(zhǔn)確率。而本發(fā)明通過使傳感器輸出為正弦波信號會有益于信號的放大分析，大大提高檢測的精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)的不足提供了一種高精度人體紅外探測裝置及其檢測方法，無需電機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，無需配合定位裝置，即可用一個熱釋電傳感器，同時實現(xiàn)靜態(tài)與動態(tài)的人體檢測。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案

一種高精度人體紅外探測裝置，包含不透明外殼、熱釋電傳感器、控制電路板、電機(jī)、正弦波軌跡擋板和固定板，所述固定板設(shè)置于不透明外殼內(nèi)部并垂直于不透明外殼內(nèi)壁，所述正弦波軌跡擋板與固定板平行且通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸連接，所述熱釋電傳感器設(shè)置在固定板上，所述電機(jī)設(shè)置在固定板的中心對稱點(diǎn)上，所述控制電路板包含窄帶濾波放大電路、a/d轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路和功率驅(qū)動電路，所述熱釋電傳感器依次通過窄帶濾波放大電路、a/d轉(zhuǎn)換模塊連接單片機(jī)，所述電機(jī)驅(qū)動電路和功率驅(qū)動電路分別與單片機(jī)連接。

作為本發(fā)明一種高精度人體紅外探測裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述熱釋電傳感器的芯片型號為kds209。

作為本發(fā)明一種高精度人體紅外探測裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述熱釋電傳感器包括pir傳感器，與pir傳感器前端設(shè)置的起聚焦作用的菲涅爾透鏡和傳感器信號處理電路。

作為本發(fā)明一種高精度人體紅外探測裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述不透明外殼為筒狀。

作為本發(fā)明一種高精度人體紅外探測裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述正弦波軌跡擋板上設(shè)有豁口，豁口的邊緣軌跡為正弦波。

一種基于高精度人體紅外探測裝置的檢測方法，具體包含如下步驟；

步驟1，紅外探測裝置進(jìn)入動態(tài)人體檢測模式；

步驟2，若在規(guī)定的時間檢測不到動態(tài)人體時，單片機(jī)控制電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動，使檢測裝置處于靜態(tài)人體檢測模式；

步驟3，判斷有無靜態(tài)人體存在，若無靜態(tài)人體存在，則返回步驟1；若檢測到有靜態(tài)人體存在，則進(jìn)入連續(xù)工作模式，直到檢測到無靜態(tài)人體存在，同時返回步驟1繼續(xù)執(zhí)行。

作為本發(fā)明一種基于高精度人體紅外探測裝置的檢測方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟1具體包含如下步驟：

步驟1.1，單片機(jī)控制電機(jī)處于工作狀態(tài)，電機(jī)帶動正弦波軌跡擋板勻速轉(zhuǎn)動；

步驟1.2，通過對正弦波信號的波峰或波谷的檢測，實現(xiàn)擋板停止位置的精確定位，使熱釋電傳感器停于正弦軌跡擋板的豁口中，保證熱釋電傳感器能直接接收人體紅外信號，使檢測系統(tǒng)處于動態(tài)人體檢測模式，此時電機(jī)不工作。

作為本發(fā)明一種基于高精度人體紅外探測裝置的檢測方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟3具體包含如下步驟：

步驟3.1，單片機(jī)控制電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動，使正弦波軌跡擋板勻速轉(zhuǎn)動，使熱釋電傳感器勻速經(jīng)過正弦波軌跡擋板的豁口，使熱釋電傳感器輸出正弦波信號，并經(jīng)過窄帶濾波放大電路將熱釋電傳感器的輸出信號進(jìn)行放大濾波處理；

步驟3.2，通過判斷放大濾波處理后波形的幅值的區(qū)別，來設(shè)別判斷有無靜態(tài)人體存在；

步驟3.3，若檢測到無靜態(tài)人體存在，則返回步驟1；若檢測到有靜態(tài)人體存在，則進(jìn)入連續(xù)工作模式，電機(jī)連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動，直到檢測到無靜態(tài)人體，系統(tǒng)返回步驟1繼續(xù)執(zhí)行。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、一種高精度人體紅外探測裝置可以使用一個熱釋電傳感器檢測靜態(tài)與動態(tài)人體，通過單片機(jī)的智能控制，使電機(jī)無需持續(xù)運(yùn)作即可完成靜態(tài)與動態(tài)人體檢測；

2、電機(jī)可選普通直流電機(jī),成本低廉，耗能少，且對于電機(jī)轉(zhuǎn)速并無太大要求；

3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)精簡，體積小，制作成本低，便于安裝；

4、本發(fā)明無需定位裝置即可檢測動態(tài)人體，且靜態(tài)檢測通過傳感器輸出為正弦波信號，從而可以使用窄帶濾波器實現(xiàn)高倍放大，且正弦信號經(jīng)放大電路放大后毛刺少，大大提高系統(tǒng)的檢測靈敏度，大大增加了檢測的距離和精度，會有益于對信號進(jìn)行更充分有效的分析。

附圖說明

圖1是一個實施例的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是圖1實施例的電路組成框圖；

圖3是圖2實施例中運(yùn)動人體檢測信號處理與單片機(jī)連接圖；

圖4是圖2實施例中靜止人體檢測信號處理與單片機(jī)連接圖；

圖5是圖2中的單片機(jī)所控制的驅(qū)動電路圖；

圖6是圖1中正弦波軌跡擋板平面示意圖。

圖1中標(biāo)號具體如下：1-不透明外殼，2-熱釋電傳感器，3-控制電路板，4-正弦波軌跡擋板，5-固定板，6-電機(jī)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，一種高精度人體紅外探測裝置，包含不透明外殼1、熱釋電傳感器2、控制電路板3、電機(jī)6、正弦波軌跡擋板4和固定板5，所述固定板5設(shè)置于不透明外殼1內(nèi)部并垂直于不透明外殼1內(nèi)壁，所述正弦波軌跡擋板4與固定板5平行且通過電機(jī)6的轉(zhuǎn)動軸連接，所述熱釋電傳感器2設(shè)置在固定板5上，所述電機(jī)6設(shè)置在固定板5的中心對稱點(diǎn)上。

控制電路板組成如圖2所示，所述控制電路板3包含窄帶濾波放大電路、a/d轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路和功率驅(qū)動電路，所述熱釋電傳感器2依次通過窄帶濾波放大電路、a/d轉(zhuǎn)換模塊連接單片機(jī)，所述電機(jī)驅(qū)動電路和功率驅(qū)動電路分別與單片機(jī)連接。

動態(tài)人體檢測信號處理電路如圖3所示，熱釋電傳感器的輸出經(jīng)過放大器放，然后經(jīng)過比較器后輸出高低電平。該輸出信號用于判斷是否存在動態(tài)人體。

所述熱釋電傳感器的芯片型號為kds209，所述不透明外殼為筒狀，所述正弦波軌跡擋板上設(shè)有豁口，豁口的邊緣軌跡為正弦波，豁口的數(shù)量為整數(shù)個正弦周期，如圖6所示。

靜態(tài)人體檢測信號處理電路如圖4所示，熱釋電傳感器的正弦波輸出經(jīng)過濾波放大后，然后經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)通過一系列處理分別判斷波形幅值和的區(qū)別，判斷當(dāng)前環(huán)境是否有人。

本發(fā)明通過單片機(jī)的一系列智能判斷來調(diào)整靜態(tài)與動態(tài)人體檢測模式的工作時間。

控制功率驅(qū)動電路的導(dǎo)通與斷路的信號是作為單片機(jī)選擇靜止檢測與動態(tài)檢測的標(biāo)準(zhǔn)之一。如圖5所示，本實施例通過控制繼電器的吸合與釋放，控制功率驅(qū)動電路的導(dǎo)通與否。

一種基于高精度人體紅外探測裝置的檢測方法，具體包含如下步驟；

步驟1，紅外探測裝置進(jìn)入動態(tài)人體檢測模式；

步驟2：若在規(guī)定的時間檢測不到動態(tài)人體時，單片機(jī)控制電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動，使檢測裝置處于靜態(tài)人體檢測模式；

步驟3判斷有無靜態(tài)人體存在，若無靜態(tài)人體存在，則返回步驟1；若檢測到有靜態(tài)人體存在，則進(jìn)入連續(xù)工作模式，直到檢測到無靜態(tài)人體存在，同時返回步驟1繼續(xù)執(zhí)行。

所述步驟1具體包含如下步驟：

步驟1.1，單片機(jī)控制電機(jī)處于工作狀態(tài)，電機(jī)帶動正弦波軌跡擋板勻速轉(zhuǎn)動；

步驟1.2，通過對正弦波信號的波峰或波谷的檢測，實現(xiàn)擋板停止位置的精確定位，使熱釋電傳感器停于正弦軌跡擋板的豁口中，保證熱釋電傳感器能直接接收人體紅外信號，使檢測系統(tǒng)處于動態(tài)人體檢測模式，此時電機(jī)不工作。

所述步驟3具體包含如下步驟：

步驟3.1，單片機(jī)控制電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動，使正弦波軌跡擋板勻速轉(zhuǎn)動，使熱釋電傳感器勻速經(jīng)過正弦波軌跡擋板的豁口，使熱釋電傳感器輸出正弦波信號，并經(jīng)過窄帶濾波放大電路將熱釋電傳感器的輸出信號進(jìn)行放大濾波處理；

步驟3.2，通過判斷放大濾波處理后波形的幅值的區(qū)別，來設(shè)別判斷有無靜態(tài)人體存在；

步驟3.3，若檢測到無靜態(tài)人體存在，則返回步驟1；若檢測到有靜態(tài)人體存在，則進(jìn)入連續(xù)工作模式，電機(jī)連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動，直到檢測到無靜態(tài)人體，系統(tǒng)返回步驟1繼續(xù)執(zhí)行

以下是一種可檢測靜止與運(yùn)動人體的紅外探測裝置與方法的詳細(xì)工作步驟：

a）首先控制電機(jī)帶動正弦波軌跡擋板勻速轉(zhuǎn)動，然后單片機(jī)智能控制電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時間和正弦波軌跡擋板轉(zhuǎn)動延時的為100ms時間使傳感器停于正弦軌跡擋板的豁口中，保證熱釋電傳感器2能直接接收人體紅外信號。

b）功率驅(qū)動電路初始為斷路，（若為導(dǎo)通狀態(tài)，則說明系統(tǒng)已經(jīng)開始正常工作，執(zhí)行步驟c））。

c）執(zhí)行傳感器動態(tài)檢測。如圖3所示，傳感器將檢測的信號經(jīng)過窄帶濾波放大，然后通過比較器輸出高低電平信號，單片機(jī)持續(xù)掃描傳感器模塊高低電平輸出。若檢測到有人，使功率驅(qū)動電路導(dǎo)通，傳感器繼續(xù)進(jìn)行動態(tài)檢測；若傳感器模塊輸出為低電平，那么執(zhí)行步驟d）。

d）若發(fā)現(xiàn)功率驅(qū)動電路為斷路，那么返回步驟c）。若發(fā)現(xiàn)功率驅(qū)動電路為導(dǎo)通狀態(tài)，說明可能存在靜止人體。執(zhí)行步驟e）。

e）單片機(jī)執(zhí)行定時程序定時時間內(nèi)，依舊持續(xù)檢測傳感器模塊的輸出。若定時時間內(nèi)，出現(xiàn)了高電平，那么清空定時器值，返回步驟b）；未檢測到有動態(tài)人體，那么執(zhí)行步驟f）。

f）單片機(jī)控制電機(jī)勻速旋轉(zhuǎn)，不去檢測傳感器模塊開關(guān)量輸出，對熱釋電傳感器輸出的正弦波波形幅值分別進(jìn)行對比。若出現(xiàn)差別，執(zhí)行步驟f），若無差別執(zhí)行步驟b）

g）若出現(xiàn)差別，說明當(dāng)前環(huán)境下有靜止人體，那么保持功率驅(qū)動電路的導(dǎo)通。

應(yīng)當(dāng)指出的是,盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明,以上所述實施內(nèi)容,是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式的一種,是對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明,不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明,而是要求符合與本文所公開的思路和原理相一致的最寬的范圍，如對于孔位置的檢測方式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)各部件固定方式等。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和算法的前提下,還可以做出若干簡單改進(jìn)或替換。在附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的原理范圍內(nèi),都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。