用于位置檢測(cè)的被動(dòng)紅外傳感器系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】根據(jù)本發(fā)明，一種PIR傳感器系統(tǒng)（100）包括與第一感測(cè)區(qū)（11）相關(guān)聯(lián)的第一PIR傳感器（1）和與第二感測(cè)區(qū)（12）相關(guān)聯(lián)的第二PIR傳感器（2）。第一和第二感測(cè)區(qū)部分重疊并且被分為檢測(cè)池（46a-46f）和（45a-45d）。每個(gè)檢測(cè)池由第一和第二輸出信號(hào)的預(yù)定的特性表示，所述第一和第二輸出信號(hào)基于來(lái)自每個(gè)PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件（4-7）的輸入信號(hào)。由此，不同的檢測(cè)池被第一和第二輸出信號(hào)的信號(hào)特性（幅度和符號(hào)）的某個(gè)組合編碼。另外，PIR傳感器系統(tǒng)包括處理單元（15），其被配置成將第一和第二輸出信號(hào)的特性與檢測(cè)池之一相關(guān)聯(lián)，以用于確定熱源位于哪個(gè)檢測(cè)池中。本發(fā)明的有利之處在于降低PIR傳感器系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。還提供了用于在安裝時(shí)識(shí)別檢測(cè)池和輸出信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的校準(zhǔn)方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于位置檢測(cè)的被動(dòng)紅外傳感器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及用于檢測(cè)熱源的位置的被動(dòng)紅外傳感器系統(tǒng)的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是智能照明系統(tǒng)中的重要特征，當(dāng)檢測(cè)到人的存在時(shí)智能照明系統(tǒng)被激活。用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的普通和相對(duì)廉價(jià)的傳感器是被動(dòng)紅外(PIR)傳感器。常規(guī)的PIR傳感器包括當(dāng)被加熱或冷卻時(shí)生成短暫電壓的熱電元件，以及菲涅耳透鏡(或其它光學(xué)構(gòu)件)，其用于聚焦來(lái)自熱電元件上的某個(gè)區(qū)域(PIR傳感器的感測(cè)區(qū))的紅外(IR)輻射。典型地，兩個(gè)或四個(gè)熱電元件被接線(xiàn)為對(duì)差分放大器的相反輸入以抵消由感測(cè)區(qū)中的整體溫度增加導(dǎo)致的IR能量跨整個(gè)感測(cè)區(qū)的增加。
[0003]普通可得到的PIR傳感器通常是二值傳感器，即，它們能夠檢測(cè)熱源在PIR傳感器的感測(cè)區(qū)中是否存在，但它們不能確定熱源在感測(cè)區(qū)內(nèi)的位置。US 2009/0219388示出了一種PIR傳感器系統(tǒng)，其包括聚焦在相同觀(guān)察區(qū)域上的四個(gè)PIR傳感器，其中視場(chǎng)被調(diào)制和編碼。為此，對(duì)它們中的每一個(gè)而言，透鏡以及因此光束的組合被屏蔽。組合對(duì)每個(gè)傳感器是不同的，以便將唯一的代碼與每個(gè)射束相關(guān)聯(lián)并提供定位熱源的位置和移動(dòng)的數(shù)據(jù)。然而，這樣的PIR傳感器系統(tǒng)具有以下缺點(diǎn):不得不為每個(gè)傳感器設(shè)計(jì)和安裝定制的屏蔽元件，這意味著高的生產(chǎn)和安裝成本。另外，所有的PIR傳感器不得不聚焦在相同的區(qū)域上，這意味著不得不向標(biāo)準(zhǔn)的存在檢測(cè)系統(tǒng)添加若干PIR傳感器以實(shí)現(xiàn)位置和移動(dòng)檢測(cè)功能性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服以上提到的缺點(diǎn)，并提供改進(jìn)的PIR傳感器系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明的目的是提供能夠以降低的成本制造的用于熱源的位置檢測(cè)的PIR傳感器系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的這些和其它目的借助于具有獨(dú)立權(quán)利要求中限定的特征的PIR傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例由從屬權(quán)利要求表征。
[0006]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種PIR傳感器系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括與第一感測(cè)區(qū)相關(guān)聯(lián)的第一 PIR傳感器和與第二感測(cè)區(qū)相關(guān)聯(lián)的第二 PIR傳感器。第一 PIR傳感器包括被配置成感測(cè)來(lái)自第一感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射的第一感測(cè)元件和被配置成感測(cè)來(lái)自第一感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射的第二感測(cè)元件。第二PIR傳感器包括被配置成感測(cè)來(lái)自第二感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射的第一感測(cè)元件和被配置成感測(cè)來(lái)自第二感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射的第二感測(cè)元件。第一和第二感測(cè)區(qū)部分重疊，使得與第二感測(cè)區(qū)的區(qū)段重疊的第一感測(cè)區(qū)的區(qū)段限定檢測(cè)池(detect1n cell)，并且非重疊區(qū)段限定另外的檢測(cè)池。每個(gè)檢測(cè)池由基于來(lái)自第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)的第一輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)以及基于來(lái)自第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)的第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)表示。另外，PIR傳感器系統(tǒng)包括處理單元，其被配置成將第一輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)以及第二輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)與檢測(cè)池之一相關(guān)聯(lián)，以用于確定熱源位于哪個(gè)檢測(cè)池中。
[0007]本發(fā)明使用具有至少兩個(gè)PIR傳感器的重疊感測(cè)區(qū)的概念，從而提供多個(gè)檢測(cè)池，其中每個(gè)檢測(cè)池由第一和第二輸出信號(hào)的信號(hào)特性(幅度和符號(hào))的某個(gè)組合表示(或編碼)。處理單元由此可以將第一和第二 PIR傳感器提供的輸出信號(hào)的特性與某個(gè)檢測(cè)池相關(guān)聯(lián)。例如，檢測(cè)池之一可以由-0.5V的第一輸出信號(hào)和-1V的第二輸出信號(hào)表不。當(dāng)熱源進(jìn)入該檢測(cè)池時(shí)，生成對(duì)應(yīng)的第一和第二輸出信號(hào)并將其提供給處理單元，處理單元因此能夠通過(guò)將第一和第二輸出信號(hào)的信號(hào)特性(如上所提及的，分別是-0.5V和-1V)與該特定檢測(cè)池相關(guān)聯(lián)來(lái)確定熱源存在于該特定檢測(cè)池中。
[0008]發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有至少兩個(gè)感測(cè)元件的PIR傳感器的感測(cè)區(qū)的區(qū)段可以通過(guò)部分地重疊(或疊加)感測(cè)區(qū)而被用于編碼區(qū)域。因此，常規(guī)的PIR傳感器的性質(zhì)被用于編碼PIR傳感器系統(tǒng)的感測(cè)區(qū)域，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)熱源在感測(cè)區(qū)域內(nèi)的定位。因此，不需要(如現(xiàn)有技術(shù)中的)屏蔽并且可以使用現(xiàn)成的組件，這降低了生產(chǎn)成本。每個(gè)檢測(cè)池的不同的信號(hào)特性(即，幅度和符號(hào))可以例如取決于檢測(cè)池到PIR傳感器的距離(接近于PIR傳感器意味著更高的幅度)，如果檢測(cè)池包括非重疊區(qū)段的話(huà)(由此，輸出信號(hào)之一是零或平坦的)，以及取決于檢測(cè)池被導(dǎo)向的一個(gè)/多個(gè)感測(cè)元件的極性(這將確定第一和第二輸入信號(hào)的符號(hào))。
[0009]另外，本發(fā)明的有利之處在于，當(dāng)與其中四個(gè)PIR傳感器聚焦在相同的區(qū)域上(從而與單個(gè)PIR傳感器覆蓋相同的區(qū)域)的現(xiàn)有技術(shù)相比時(shí)，用數(shù)目減少的PIR傳感器提供增加感測(cè)區(qū)域的PIR傳感器系統(tǒng)，這是由于第一和第二感測(cè)區(qū)僅部分重疊(從而覆蓋比單個(gè)PIR傳感器更大的區(qū)域)。另外，通過(guò)本發(fā)明，僅僅需要兩個(gè)PIR傳感器來(lái)編碼PIR傳感器系統(tǒng)的感測(cè)區(qū)域，借此位置檢測(cè)功能性可以用數(shù)目減少的PIR傳感器實(shí)現(xiàn)。然而，將理解，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PIR傳感器系統(tǒng)可以包括多于兩個(gè)PIR傳感器以用于增加系統(tǒng)的感測(cè)區(qū)域、促進(jìn)二維位置檢測(cè)和/或獲得由第一和第二輸出信號(hào)的信號(hào)特性的唯一組合表示的數(shù)目增加的檢測(cè)池。
[0010]另外，將理解，第一和第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)可以在制造階段就已經(jīng)被確定，但更優(yōu)選的是，在安裝的時(shí)候要么由安裝者手動(dòng)地估計(jì)要么借助于校準(zhǔn)單元估計(jì)(在本公開(kāi)中將進(jìn)一步進(jìn)行更詳細(xì)的描述)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的區(qū)段與第一感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的區(qū)段可以交替設(shè)置。類(lèi)似地，第二感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的區(qū)段與第二感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的區(qū)段可以交替設(shè)置。例如，感測(cè)區(qū)的區(qū)段可以以條狀圖案設(shè)置，其中第一組區(qū)段的列與第二組區(qū)段的列交替?？商鎿Q地，感測(cè)區(qū)的區(qū)段可以以格子圖案設(shè)置。本實(shí)施例的有利之處在于改善了位置確定的精度，因?yàn)樗诘谝桓袦y(cè)區(qū)的區(qū)段與第二感測(cè)區(qū)的區(qū)段之間提供了數(shù)目增加的接口 /連結(jié)。每次熱源進(jìn)入?yún)^(qū)段時(shí)，諸如當(dāng)熱源從與第一和第二感測(cè)元件之一相關(guān)聯(lián)的一個(gè)區(qū)段移動(dòng)至與第一和第二感測(cè)元件中的另一個(gè)相關(guān)聯(lián)的鄰近區(qū)段時(shí)，提供輸出信號(hào)特性中的改變。
[0012]在本發(fā)明的實(shí)施例中，PIR傳感器系統(tǒng)還可以包括量化構(gòu)件(或量化器)，其被配置成將第一輸出信號(hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平，和/或?qū)⒌诙敵鲂盘?hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平，其有利之處在于提供了第一和/或第二輸出信號(hào)的更具區(qū)分性的信號(hào)特性，這便于輸出信號(hào)的處理和分析。在兩個(gè)量化水平的情況下，根據(jù)說(shuō)明性(并且非限制性)的示例，輸出信號(hào)可以使用一個(gè)閾值Tl來(lái)量化，其中，如果輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)在Tl和-Tl之間，則它被四舍五入到O，并且如果它的幅度和符號(hào)大于Tl，則四舍五入到0.5V，以及如果它的幅度和符號(hào)小于Tl，則四舍五入到-0.5V。因此，通過(guò)兩個(gè)水平的量化，可以獲得輸出信號(hào)的三個(gè)區(qū)分性的信號(hào)特性值(幅度和符號(hào))。在四個(gè)量化水平的情況下，可以使用兩個(gè)閾值，并且根據(jù)相同的原理可以獲得五個(gè)區(qū)分性的信號(hào)特性值。通過(guò)量化輸出信號(hào)，每個(gè)檢測(cè)池可以由第一輸出信號(hào)的區(qū)分性的量化值(例如，0、0.5V和-0.5V之一)和第二輸出信號(hào)的區(qū)分性的量化值(例如，0、0.5V和-0.5V之一)的組合表
/Jn ο
[0013]量化水平和/或閾值的數(shù)目可以例如在制造階段確定，在系統(tǒng)的使用期間由用戶(hù)或者通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)確定。量化構(gòu)件可以例如設(shè)置在每個(gè)PIR傳感器處、處理單元處或作為分離的單元。
[0014]根據(jù)可替換的實(shí)施例，PIR傳感器系統(tǒng)可以包括設(shè)置在第一 PIR傳感器處并且被配置成將第一輸出信號(hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平的第一量化構(gòu)件，和/或設(shè)置在第二 PIR傳感器處并且被配置成將第二輸出信號(hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平的第二量化構(gòu)件。除了通過(guò)量化本身獲得的上述優(yōu)勢(shì)(諸如第一和/或第二輸出信號(hào)的更具區(qū)分性的信號(hào)特性)之外，本實(shí)施例的有利之處在于更少的信息不得不從PIR傳感器傳送到處理單元，因?yàn)榱炕男盘?hào)比原始(未量化)的信號(hào)攜帶更少的信息。
[0015]根據(jù)實(shí)施例，具有重疊區(qū)段的檢測(cè)池的數(shù)目可以等于或大于量化水平的數(shù)目。因此，第一和第二感測(cè)區(qū)的部分重疊的范圍可以通過(guò)量化水平的數(shù)目確定。本實(shí)施例的有利之處在于它為檢測(cè)池提供了第一輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)以及第二輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)的更多唯一的組合。換言之，更少的檢測(cè)池被相同的信號(hào)特性組合表示，這降低了熱源位置的錯(cuò)誤檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0016]在實(shí)施例中，每個(gè)檢測(cè)池可以由第一輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)以及第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)的唯一的組合表示，這降低了熱源位置的錯(cuò)誤檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。第一和第二輸出信號(hào)的信號(hào)特性的特定組合于是可以?xún)H與一個(gè)檢測(cè)池相關(guān)聯(lián)。
[0017]可替換地，一些檢測(cè)池可以由輸出信號(hào)特性的相同組合表示。
[0018]根據(jù)實(shí)施例，PIR傳感器系統(tǒng)還可以包括第一光學(xué)構(gòu)件，其被適配成引導(dǎo)來(lái)自第一PIR傳感器的第一感測(cè)元件上的第一感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射以及來(lái)自第一 PIR傳感器的第二感測(cè)元件上的第一感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射。另外，系統(tǒng)還包括第二光學(xué)構(gòu)件，其被適配成引導(dǎo)來(lái)自第二 PIR傳感器的第一感測(cè)元件上的第二感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射以及來(lái)自第二 PIR傳感器的第二感測(cè)元件上的第二感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射。光學(xué)構(gòu)件可以?xún)?yōu)選地包括透鏡，諸如菲涅耳透鏡，但也可以包括例如用于引導(dǎo)IR輻射的分段拋物面鏡。例如，每一個(gè)光學(xué)構(gòu)件可以包括被設(shè)置成引導(dǎo)來(lái)自第一感測(cè)元件上的第一組區(qū)段的IR輻射的第一組透鏡，以及被設(shè)置成引導(dǎo)來(lái)自第二感測(cè)元件上的第二組區(qū)段的IR輻射的第二組透鏡。
[0019]根據(jù)實(shí)施例，PIR傳感器系統(tǒng)還可以包括第一差分電子組件，第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件可以被連接為對(duì)其的相反輸入，第一差分電子組件被配置成基于來(lái)自第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)提供第一輸出信號(hào)。另外，系統(tǒng)可以包括第二差分電子組件，第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件被連接為對(duì)其的相反輸入，第二差分電子組件被配置成基于來(lái)自第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)提供第二輸出信號(hào)。本實(shí)施例的有利之處在于跨整個(gè)感測(cè)區(qū)的溫度改變被抵消，從而降低錯(cuò)誤檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。差分電子組件可以例如是差分放大器。
[0020]另外，第一差分電子組件可以被配置成通過(guò)對(duì)來(lái)自第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)做減法來(lái)提供第一輸出信號(hào)，并且第二差分電子組件可以被配置成通過(guò)對(duì)來(lái)自第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)做減法來(lái)提供第二輸出信號(hào)。因此，如果一個(gè)PIR傳感器的感測(cè)區(qū)中的整體溫度增加，該P(yáng)IR傳感器的兩個(gè)感測(cè)元件將生成電壓，該電壓將彼此相減并從而抵消，這導(dǎo)致零(或平坦的)輸出信號(hào)。
[0021]根據(jù)實(shí)施例，PIR傳感器系統(tǒng)還可以包括第一濾波器，其用于對(duì)第一輸出信號(hào)進(jìn)行濾波以用于移除噪聲和/或連續(xù)的信號(hào)分量，和/或第二濾波器，其用于對(duì)第二輸出信號(hào)進(jìn)行濾波以用于移除噪聲和/或連續(xù)的信號(hào)分量，其有利之處在于它便于第一和/或第二輸出信號(hào)的處理和分析。濾波器可以例如被設(shè)置在每個(gè)PIR傳感器處、處理單元處或作為系統(tǒng)中的分離的單元。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，處理單元可以被配置成在預(yù)定的時(shí)間間隔處確定熱源位于哪個(gè)檢測(cè)池中，由此可以隨時(shí)間獲得熱源位置的映射，這可以用于確定熱源的運(yùn)動(dòng)方向和/或運(yùn)動(dòng)模式。
[0023]在實(shí)施例中，處理單元可以被配置成確定熱源的運(yùn)動(dòng)方向，其例如可以通過(guò)在預(yù)定的時(shí)間間隔處確定熱源的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，如上所述，和/或通過(guò)監(jiān)視第一和第二輸出信號(hào)中的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如信號(hào)中的符號(hào)的改變。確定熱源的運(yùn)動(dòng)方向例如在照明系統(tǒng)中可以是有利的，因?yàn)檎彰飨到y(tǒng)可以基于運(yùn)動(dòng)方向被控制，例如使得燈在運(yùn)動(dòng)的方向上被接通并且可以在熱源的前方提供(或者投射)較多光而在所述熱源后方提供較少光。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，PIR傳感器系統(tǒng)還可以包括校準(zhǔn)單元，其被配置成基于第一和第二輸出信號(hào)確定第一和第二感測(cè)區(qū)的配置，其有利之處在于PIR傳感器系統(tǒng)可以被適配于其中它被建立的局部環(huán)境。另外，校準(zhǔn)單元可以被配置成確定第一和第二感測(cè)區(qū)的覆蓋、取向和空間重疊中的一個(gè)或多個(gè)。本實(shí)施例的有利之處在于諸如第一和第二感測(cè)區(qū)的覆蓋、取向和空間重疊之類(lèi)的信息不需要被事先知道。這樣的信息對(duì)于PIR傳感器和光學(xué)構(gòu)件的所有組合并不總是可用的，特別是如果光學(xué)構(gòu)件和PIR傳感器由不同的制造商提供。如果感測(cè)區(qū)的配置地圖可用，它仍然可能僅僅是指示性的并且可能并未考慮PIR傳感器的裝配高度和取向。通過(guò)本實(shí)施例，PIR傳感器系統(tǒng)可以被校準(zhǔn)并且被適配于系統(tǒng)中的實(shí)際的PIR傳感器、關(guān)于其中設(shè)置系統(tǒng)的環(huán)境的其感測(cè)區(qū)及其配置。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了包括如前述實(shí)施例中的任一個(gè)中限定的PIR傳感器系統(tǒng)的照明系統(tǒng)。本發(fā)明的有利之處在于，照明系統(tǒng)可以將光照適配于PIR傳感器系統(tǒng)檢測(cè)到的熱源的存在和/或位置。
[0026]在另一個(gè)實(shí)施例中，可以提供HVAC (采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié))系統(tǒng)，其包括如前述實(shí)施例中的任一個(gè)中限定的PIR傳感器系統(tǒng)。另外，根據(jù)本發(fā)明的PIR傳感器系統(tǒng)可以被包括在其中期望熱源的位置檢測(cè)的任何系統(tǒng)中。將理解，根據(jù)本發(fā)明的PIR傳感器系統(tǒng)還可以被用于向若干不同的系統(tǒng)提供信息，諸如照明系統(tǒng)和HVAC系統(tǒng)。
[0027]注意，本發(fā)明涉及權(quán)利要求中陳述的特征的所有可能組合。當(dāng)研究隨后的詳細(xì)公開(kāi)、附圖和隨附的權(quán)利要求時(shí)，本發(fā)明的另外的目的、特征及其優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的不同特征可以進(jìn)行組合以創(chuàng)建除了以下描述的那些之外的實(shí)施例。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]參照示出本發(fā)明的實(shí)施例的附圖，現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其它方面。
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PIR傳感器系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖2a示出了圖1中所示的PIR傳感器系統(tǒng)的PIR傳感器的感測(cè)區(qū)。
[0031]圖2b示出了當(dāng)人走過(guò)圖2a中所示的感測(cè)區(qū)時(shí)PIR傳感器提供的輸出信號(hào)。
[0032]圖3示出了圖1中所示的PIR傳感器系統(tǒng)的具有檢測(cè)池的感測(cè)區(qū)域以及第一和第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)，每個(gè)檢測(cè)池由所述預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)表
/Jn ο
[0033]圖4a_4d示出了當(dāng)人走過(guò)其中安裝有圖1的PIR傳感器系統(tǒng)的房間時(shí)的測(cè)試情形，其中:
圖4a是某些時(shí)間點(diǎn)處的房間的示意性頂視圖，
圖4b示出了作為時(shí)間的函數(shù)的生成的輸出信號(hào)，
圖4c示出了量化后的輸出信號(hào)，以及圖4d示出了 PIR傳感器系統(tǒng)的處理單元估計(jì)的人的位置。
[0034]圖5a_5d圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的校準(zhǔn)方法。
[0035]圖6示出了作為時(shí)間的函數(shù)的輸出信號(hào)能量。
[0036]圖7不出了歸一化的輸出信號(hào)。
[0037]圖8示出了量化的平均輸出信號(hào)。
[0038]圖9a和9b示出了通過(guò)校準(zhǔn)方法獲得的第一和第二 PIR傳感器的感測(cè)區(qū)的地圖。
[0039]所有附圖是示意性的，未必是按比例的，并且一般僅示出闡明本發(fā)明必需的部分，其中其它部分可以被省略或僅僅被暗示。

【具體實(shí)施方式】
[0040]參照?qǐng)D1，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PIR傳感器系統(tǒng)。
[0041]圖1示出了 PIR傳感器系統(tǒng)100的示意圖，其包括與第一感測(cè)區(qū)11相關(guān)聯(lián)的第一PIR傳感器I和與第二感測(cè)區(qū)12相關(guān)聯(lián)的第二 PIR傳感器2。第一和第二 PIR傳感器1、2被設(shè)置使得第一和第二感測(cè)區(qū)11、12部分重疊。第一 PIR傳感器I包括第一感測(cè)元件4、第二感測(cè)元件5，以及第一菲涅耳透鏡8 (或任何其它合適的光學(xué)構(gòu)件)，其被適配成將熱輻射從第一感測(cè)區(qū)11的第一組區(qū)段(圖1中未示出)引導(dǎo)(或聚焦)到第一感測(cè)元件4，并且將熱輻射從第一感測(cè)區(qū)11的第二組區(qū)段(圖1中未示出)引導(dǎo)(或聚焦)到第二感測(cè)元件5。類(lèi)似地，第二 PIR傳感器2包括第一感測(cè)元件6 (也可以被稱(chēng)為第三感測(cè)元件6)、第二感測(cè)元件7 (也可以被稱(chēng)為第四感測(cè)元件7)，以及第二菲涅耳透鏡9 (或任何其它合適的光學(xué)構(gòu)件)，其被適配成將熱輻射從第二感測(cè)區(qū)12的第一組區(qū)段(圖1中未示出)引導(dǎo)到第三感測(cè)元件6，并且將熱輻射從第二感測(cè)區(qū)12的第二組區(qū)段(圖1中未示出)引導(dǎo)到第四感測(cè)元件7。
[0042]感測(cè)元件4-7可以包括熱電材料，當(dāng)它被加熱或冷卻時(shí)生成短暫的電壓。優(yōu)選地，感測(cè)元件4-7對(duì)波長(zhǎng)9.4 μ m左右的IR輻射敏感，來(lái)自人體的IR輻射在該波長(zhǎng)處最強(qiáng)。例如，感測(cè)元件4-7可以對(duì)區(qū)間1_20μπι內(nèi)的波長(zhǎng)敏感。例如，感測(cè)元件可以由諸如氮化鎵、硝酸銫或聚氟乙烯之類(lèi)的熱電材料制成，其對(duì)寬范圍之上的IR輻射敏感。濾波窗口可以設(shè)置在每個(gè)感測(cè)元件前方以用于將到達(dá)熱電材料的IR輻射限制到8-14μπι的區(qū)間內(nèi)的輻射。
[0043]第一和第二感測(cè)元件4、5被接線(xiàn)為對(duì)諸如差分放大器之類(lèi)的第一差分電子組件13的相反的輸入，所述第一差分電子組件13被配置成基于來(lái)自第一和第二感測(cè)元件4、5的輸入信號(hào)提供第一輸出信號(hào)。因此，由被加熱或冷卻的感測(cè)元件生成的短暫電壓提供了輸出信號(hào)所基于的輸入信號(hào)。優(yōu)選地，第一差分電子組件13通過(guò)對(duì)第一和第二感測(cè)元件4、5生成的輸入信號(hào)做減法來(lái)提供第一輸出信號(hào)，使得跨整個(gè)第一感測(cè)區(qū)11的整體溫度改變被抵消。類(lèi)似地，第三和第四感測(cè)元件6、7被接線(xiàn)為對(duì)諸如差分放大器之類(lèi)的差分電子組件14的相反的輸入，所述差分電子組件14被配置成基于來(lái)自第三和第四感測(cè)元件6、7的輸入信號(hào)提供第二輸出信號(hào)。優(yōu)選地，第二差分電子組件14通過(guò)對(duì)第三和第四感測(cè)元件6、7生成的輸入信號(hào)做減法來(lái)提供第二輸出信號(hào)，使得跨整個(gè)第二感測(cè)區(qū)12的整體溫度改變被抵消。第一和第二差分電子組件13、14可以例如被分別設(shè)置在第一和第二 PIR傳感器1、2處或者作為分離的單元。
[0044]另外，PIR傳感器系統(tǒng)100包括處理單元15，諸如中央處理單元，CPU 15，其被配置成基于第一和第二差分電子組件13、14提供的第一和第二輸出信號(hào)確定熱源在PIR傳感器系統(tǒng)100的感測(cè)區(qū)域(即，第一和第二感測(cè)區(qū)11、12覆蓋的區(qū))中的位置。濾波器(未示出)可以被提供用于對(duì)第一和/或第二輸出信號(hào)進(jìn)行濾波以用于移除噪聲和/或連續(xù)的信號(hào)分量。濾波器可以?xún)?yōu)選地被提供在每個(gè)PIR傳感器1、2處，但是可以可替換地被設(shè)置在CPU15處或者作為分離的單元。CPU 15可以連接至照明系統(tǒng)或照明設(shè)備(未示出)并被配置成基于熱源的位置檢測(cè)控制照明系統(tǒng)。
[0045]參照?qǐng)D2a和2b，將描述PIR傳感器系統(tǒng)100中的第一 PIR傳感器I的第一感測(cè)區(qū)11。
[0046]圖2a示出了第一 PIR傳感器I的感測(cè)區(qū)11。菲涅耳透鏡8將IR輻射從第一組區(qū)段的區(qū)段21引導(dǎo)到第一感測(cè)元件4以及從第二組區(qū)段的區(qū)段22引導(dǎo)到第二感測(cè)元件5。優(yōu)選地，菲涅耳透鏡8可以被配置使得第一組區(qū)段的區(qū)段21與第二組區(qū)段的區(qū)段22以條狀圖案交替設(shè)置，如圖2a中所示?？蛇x地，每個(gè)區(qū)段21、22可以被分為按列設(shè)置的子區(qū)段
26(為清晰起見(jiàn)，圖2a中僅用參考編號(hào)標(biāo)記了兩個(gè)子區(qū)段)，其中每一列提供區(qū)段21、22。
[0047]在本實(shí)施例中，人20(或熱源)的位置和/或移動(dòng)可以沿箭頭31指示的跨區(qū)段21、22的橫向延伸的方向確定。當(dāng)人20在方向31上走過(guò)第一感測(cè)區(qū)11，并因此穿過(guò)交替設(shè)置的區(qū)段21、22時(shí),第一 PIR傳感器I將提供隨時(shí)間變化的第一輸出信號(hào)25,如圖2b中所不。在本示例中，第一感測(cè)元件4被接線(xiàn)為對(duì)第一差分組件13的正輸入，并且第二感測(cè)元件5作為負(fù)輸入，由此，當(dāng)人20進(jìn)入第一組區(qū)段的區(qū)段21時(shí)，提供第一輸出信號(hào)25的正峰，并且當(dāng)人20進(jìn)入第二組區(qū)段的區(qū)段22時(shí)，提供負(fù)峰。
[0048]將理解，第二感測(cè)區(qū)12的結(jié)構(gòu)和第二 PIR傳感器2的操作原理可以與如上所述的第一感測(cè)區(qū)11的結(jié)構(gòu)和第一 PIR傳感器I的操作原理相同。
[0049]參照?qǐng)D3，將進(jìn)一步描述PIR傳感器系統(tǒng)100的感測(cè)區(qū)域40(8卩，覆蓋區(qū)域)。感測(cè)區(qū)域40由第一和第二 PIR傳感器1、2的兩個(gè)重疊的感測(cè)區(qū)11、12形成。第一和第二感測(cè)區(qū)
1、2部分重疊使得與第二感測(cè)區(qū)的區(qū)段重疊的第一感測(cè)區(qū)11的區(qū)段限定檢測(cè)池46a-46f，并且非重疊區(qū)段限定其它的檢測(cè)池45a-45d。在本示例中，兩個(gè)最左邊的檢測(cè)池45a、45b每個(gè)都包括第一感測(cè)區(qū)11的一個(gè)非重疊區(qū)段，并且兩個(gè)最右邊的檢測(cè)池45c、45d每個(gè)都包括第二感測(cè)區(qū)12的一個(gè)非重疊區(qū)段。另外，中央的六個(gè)檢測(cè)池46a-46f包括第一和第二感測(cè)區(qū)11、12的重疊的(或疊加的)區(qū)段。
[0050]每個(gè)檢測(cè)池由第一輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)(如參考編號(hào)47指示的行中所示)以及第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)(如參考編號(hào)48指示的行中所示)的特定組合表示。幅度由從檢測(cè)池到PIR傳感器的距離確定，使得更靠近感測(cè)區(qū)的邊緣的區(qū)段由更低的幅度(由-和+圖示)表示，并且更靠近感測(cè)區(qū)的中心的區(qū)段由更大的幅度(由一和++圖示)表示。符號(hào)由與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的感測(cè)元件的輸入和差分電子組件之間的接線(xiàn)確定。在本示例中，第一感測(cè)區(qū)11的第一組區(qū)段的區(qū)段21和第二感測(cè)區(qū)12的第一組區(qū)段的區(qū)段由正號(hào)(由+和++圖示)表示，并且第一感測(cè)區(qū)11的第二組區(qū)段的區(qū)段22和第二感測(cè)區(qū)12的第二組區(qū)段的區(qū)段由負(fù)號(hào)(由-和一圖示)表示。例如，參考編號(hào)45a指示的檢測(cè)池由預(yù)定的第一和第二輸出信號(hào)特性+和O表示，其中+表示第一輸出信號(hào)，并且O表示第二輸出信號(hào)，因?yàn)闄z測(cè)池45a包括第一感測(cè)區(qū)11的邊緣處的非重疊區(qū)段且不包括第二感測(cè)區(qū)12的任何區(qū)段。因此，如果第一輸出信號(hào)是小的正信號(hào)(如使用例如某些閾值確定的那樣)且第二輸出信號(hào)是零(或平坦的)，則人(即，熱源)被檢測(cè)為在參考編號(hào)45a指示的檢測(cè)池中，即在感測(cè)區(qū)域40的極左邊上。作為另外的示例，由參考編號(hào)46c指示的檢測(cè)池由分別的預(yù)定的第一和第二輸出信號(hào)特性++和++表不。因此，如果第一和第二輸出信號(hào)二者都是大的正信號(hào)(如使用例如某些閾值確定的那樣)，則人被檢測(cè)為在參考編號(hào)46c指示的檢測(cè)池中，即，靠近感測(cè)區(qū)域40的中心。
[0051]PIR傳感器系統(tǒng)100還可以包括量化構(gòu)件或量化器(未示出)，其被配置成根據(jù)量化方案量化第一和第二輸出信號(hào)。信號(hào)可以例如根據(jù)以下方案使用兩個(gè)閾值Tl和T2被量化為四個(gè)水平(排除零水平):
jo _.ve[-ri'n]

+ ￠11?.V € [+FL 7-2]
一如果.V e [-Π.-Γ2]-1 i

+ + ta 果，f.>7—2
—丨 s〈 — 2
其中s是未量化的輸出信號(hào)并且sq是量化的信號(hào)。閾值可以例如是Tl=0.05V以及T2=0.4V。將理解，符號(hào)+、++、_和一是象征性的，并且可以表示量化的信號(hào)的實(shí)際信號(hào)值，諸如例如分別為0.5V、1V、-0.5V和-1V。
[0052]檢測(cè)池由其被表示(或編碼)的信號(hào)特性的組合由第一和第二感測(cè)區(qū)11、12的重疊的范圍和配置確定。在本示例中，每個(gè)檢測(cè)池由第一輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)以及第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)的唯一的組合表示，如圖3中所示。唯一組合的使用是優(yōu)選的，因?yàn)榈谝缓偷诙敵鲂盘?hào)的信號(hào)特性的一個(gè)組合于是可以與單個(gè)檢測(cè)池相關(guān)聯(lián)。為了增加唯一組合的數(shù)目，具有重疊區(qū)段的檢測(cè)池的數(shù)目可以等于或大于量化水平的數(shù)目，其在本示例中具有四個(gè)量化水平，這意味著至少四個(gè)檢測(cè)池可以包括重疊區(qū)段。如果較少的檢測(cè)池包括重疊區(qū)段，將獲得非唯一的組合。在實(shí)施例中(未示出)，檢測(cè)池可以包括部分重疊的區(qū)段，從而允許更精細(xì)的熱源定位，然而，這可能更加有噪聲。
[0053]將參照?qǐng)D4a_4d描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PIR傳感器系統(tǒng)100的操作原理。圖4a是某些時(shí)間點(diǎn)處房間30的示意性頂視圖，圖4b示出了在PIR傳感器系統(tǒng)100中生成的、作為時(shí)間的函數(shù)的第一和第二輸出信號(hào)，圖4c示出了量化后的第一和第二輸出信號(hào)，并且圖4d示出了 PIR傳感器系統(tǒng)100的CPU 15估計(jì)的人20的位置。
[0054]PIR傳感器系統(tǒng)100在實(shí)驗(yàn)布置中被測(cè)試，其中第一和第二PIR傳感器1、2以從地面大約2.5m的距離被設(shè)置在房間30中，并且PIR傳感器系統(tǒng)100覆蓋的感測(cè)區(qū)域40大約是6X7.5m。感測(cè)區(qū)域40 (以及重疊)的布局被配置為如上文參照?qǐng)D3所述。在測(cè)試期間，人20兩次從房間30的左側(cè)走到右側(cè)并且返回，并且然后停在房間30的左側(cè)幾秒鐘，如圖4a中所示。
[0055]在測(cè)試期間第一和第二 PIR傳感器1、2分別生成的未量化的第一和第二輸出信號(hào)在圖4b中繪制，并且根據(jù)等式I量化后的第一和第二輸出信號(hào)在圖4c中繪制。CPU 15被配置成將第一輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)以及第二輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)與檢測(cè)池之一相關(guān)聯(lián)以用于確定人20位于哪個(gè)檢測(cè)池。因此，通過(guò)分析量化的第一和第二輸出信號(hào)的幅度(或量值)和符號(hào)，CPU 15使用圖3中所示的編碼確定人20在感測(cè)區(qū)域40內(nèi)的位置(或在感測(cè)區(qū)域40內(nèi)定位人20)。圖4d示出了 CPU 15估計(jì)的人的位置，其中人20的定位每0.4s被繪制一次。人20在房間30中的位置由方形61指示(為清晰起見(jiàn)，只有一個(gè)方形被參考編號(hào)61標(biāo)記)，其如箭頭32指示的那樣在房間的維度范圍之上延伸。如在圖4a和4d中可見(jiàn)，CPU 15估計(jì)的定位遵循人20兩次從房間30的左側(cè)到右側(cè)并且返回的運(yùn)動(dòng)。在測(cè)試的最后幾秒期間(由圖4d中最右邊的列表不)，人20靜止站立在房間30的左側(cè)，并且因此在該區(qū)域中僅出現(xiàn)三個(gè)檢測(cè)。
[0056]熱源的定位可以通過(guò)使用諸如卡爾曼濾波、粒子濾波或隱馬爾可夫模型之類(lèi)的追蹤技術(shù)來(lái)修正(微小的)錯(cuò)誤而得到進(jìn)一步增強(qiáng)，從而使定位更魯棒。
[0057]為了改善PIR傳感器系統(tǒng)的功能，第一和第二感測(cè)區(qū)(或PIR傳感器系統(tǒng)的感測(cè)區(qū)域)的配置可以?xún)?yōu)選地對(duì)處理單元已知。第一和第二感測(cè)區(qū)的配置可以包括第一和第二感測(cè)區(qū)的覆蓋、取向和空間重疊中的一個(gè)或多個(gè)，并且可以取決于PIR傳感器、光學(xué)構(gòu)件的配置以及它們相對(duì)彼此的取向和距離。由關(guān)于感測(cè)區(qū)域的配置的信息，可以推導(dǎo)第一和第二輸出信號(hào)的預(yù)期配置并且可以為每個(gè)檢測(cè)池設(shè)定第一和第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)。
[0058]關(guān)于感測(cè)區(qū)域的配置的信息可以從PIR傳感器和光學(xué)構(gòu)件的制造商獲得，并且可以在PIR傳感器系統(tǒng)的安裝之前或期間預(yù)設(shè)。然而，這樣的信息并不總是可用的，特別是如果PIR傳感器和光學(xué)構(gòu)件來(lái)自不同的制造商的話(huà)，并且即使信息可用，它通常僅僅是指示性的，并且可能取決于安裝設(shè)定(主要是隨安裝高度中的變化)而變化。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，PIR傳感器系統(tǒng)可以包括校準(zhǔn)單元，其被配置成基于第一和第二輸出信號(hào)確定第一和第二感測(cè)區(qū)的配置。校準(zhǔn)單元可以被配置成確定第一和第二感測(cè)區(qū)的覆蓋、取向和空間重疊中的一個(gè)或多個(gè)。將在下文中描述根據(jù)其可以校準(zhǔn)PIR傳感器系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法。校準(zhǔn)單元可以被包括在CPU中或者可以是分離的單元。
[0059]校準(zhǔn)方法包括安裝者或用戶(hù)可以沿著PIR傳感器系統(tǒng)近似覆蓋的區(qū)域(S卩，感測(cè)區(qū)域)中的預(yù)定義的軌跡(或圖案或路徑)行走。軌跡點(diǎn)可以被PIR傳感器檢測(cè)到并用信號(hào)傳達(dá)給處理單元(諸如參照?qǐng)D1所述的CPU)，其可以?xún)?yōu)選地包括存儲(chǔ)器。預(yù)定義的軌跡可以被適配于被校準(zhǔn)的PIR傳感器系統(tǒng)的配置。例如，如果PIR傳感器每個(gè)都包括兩個(gè)感測(cè)元件，如參照?qǐng)D1所述，則可能需要比如果PIR傳感器每個(gè)都包括四個(gè)感測(cè)元件時(shí)更簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)模式。
[0060]另外，校準(zhǔn)單元(或處理單元)可以被配置成分析響應(yīng)于該已知的運(yùn)動(dòng)(即，安裝者沿著預(yù)定義的軌跡的運(yùn)動(dòng))所生成的第一和第二輸出信號(hào)的配置(或PIR傳感器的輸出電壓的形狀)，并且基于所述分析確定(或計(jì)算)第一和第二感測(cè)區(qū)的配置，例如通過(guò)確定光學(xué)構(gòu)件的幾何結(jié)構(gòu)(或配置)和/或第一與第二 PIR傳感器之間的空間偏移。另外，校準(zhǔn)單元(或處理單元)可以被配置成為每個(gè)檢測(cè)池設(shè)定第一和第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)，從而編碼PIR傳感器系統(tǒng)的感測(cè)區(qū)域。在完成校準(zhǔn)方法后，PIR傳感器系統(tǒng)被設(shè)定用于熱源的定位和追蹤。
[0061 ] 參照?qǐng)D5a_9b，將描述校準(zhǔn)方法的更詳細(xì)的示例。在本示例中，為如參照?qǐng)D1_3所述的PIR傳感器系統(tǒng)100實(shí)施校準(zhǔn)過(guò)程，該系統(tǒng)被安裝在測(cè)試房間30中(如參照?qǐng)D4a-4d所述)。然而，將理解，下文中所描述的系統(tǒng)和方法還可以被擴(kuò)展至其它類(lèi)型的PIR傳感器，包括具有四個(gè)感測(cè)元件的那些。
[0062]每個(gè)PIR傳感器1、2的感測(cè)區(qū)11、12都具有三種類(lèi)型的區(qū)，這反映在表示其配置的地圖中，如圖2a中所示，其中預(yù)期的PIR傳感器響應(yīng)被表述為O (無(wú)響應(yīng)/在范圍之外)、+1 (正差電壓)和-1 (負(fù)差電壓)，其中+1將會(huì)對(duì)應(yīng)于圖2a中的深色區(qū)段21，并且-1對(duì)應(yīng)于淺色區(qū)段22 (或反之亦然)。為了估計(jì)PIR傳感器系統(tǒng)100的配置，安裝者可以通過(guò)根據(jù)PIR傳感器1、2覆蓋的區(qū)域40中的預(yù)定義的圖案行走來(lái)校準(zhǔn)系統(tǒng)。校準(zhǔn)過(guò)程的開(kāi)始和終止可以用信號(hào)傳達(dá)給PIR傳感器系統(tǒng)100，例如，使用遠(yuǎn)程控制。在這種情況下，通過(guò)兩個(gè)感測(cè)元件類(lèi)型的PIR傳感器，行走圖案可以包括PIR傳感器1、2下的兩個(gè)垂直方向上的行走(一個(gè)方向平行于列狀區(qū)段21、22的縱向，并且一個(gè)方向垂直于列狀區(qū)段21、22的縱向)。如果采用標(biāo)準(zhǔn)的裝配系統(tǒng)，PIR傳感器1、2相對(duì)于其相關(guān)聯(lián)的光學(xué)構(gòu)件8、9的取向可以是可觀(guān)察的，并且因此是已知的。
[0063]在本示例中，人20可以首先在PIR傳感器1、2下從左向右并且返回地行走兩次，從而覆蓋房間30的整個(gè)區(qū)域(除房間左側(cè)，桌子占用的近似70cm)，如圖5a中所示。兩個(gè)PIR傳感器1、2的結(jié)果得到的輸出信號(hào)被繪制在圖5b中，其中實(shí)線(xiàn)表示第一輸出信號(hào)，并且虛線(xiàn)表示第二輸出信號(hào)。輸出信號(hào)可以?xún)?yōu)選地用0.3Hz和8Hz處的截止頻率帶通濾波以移除連續(xù)的信號(hào)分量和任何高頻噪聲。
[0064]另外，安裝者20可以在垂直方向上在第一 PIR傳感器I下來(lái)回行走四次，如圖5c中所示，并且在第二 PIR傳感器2下來(lái)回行走四次(未示出)。來(lái)自第一 PIR傳感器I下的行走的結(jié)果得到的輸出信號(hào)被繪制在圖5d中。圖5d中的y軸范圍與圖5b中的y軸范圍相同，并且如可見(jiàn)的，圖5d中所示的輸出信號(hào)的幅度明顯小于圖5b中所示的輸出信號(hào)的幅度。這是因?yàn)閮蓚€(gè)感測(cè)元件類(lèi)型的PIR傳感器對(duì)在垂直于列狀區(qū)段21、22的縱向的方向上的溫度改變更敏感，而對(duì)在平行于列狀區(qū)段21、22的縱向的方向上不太敏感，這是由于感測(cè)區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)所致。當(dāng)安裝者在與圖5c中所示的相同的方向上在第二 PIR傳感器2下行走時(shí)，輸出信號(hào)與圖5d中所示的輸出信號(hào)類(lèi)似。
[0065]通過(guò)分析感測(cè)的輸出信號(hào)，PIR傳感器的取向可以通過(guò)計(jì)算當(dāng)安裝者在兩個(gè)垂直的方向上行走時(shí)平均輸出信號(hào)能量之間的比來(lái)推斷。在圖6中，繪制了當(dāng)安裝者20從左到右行走四次(即，圖5a中所示的行走)時(shí)以及當(dāng)安裝者20從房間的前面向后面行走四次(即，在圖中從上到下，如圖5c中所示的行走)時(shí)的第一輸出信號(hào)的能量。圖6中的兩個(gè)情況下的每個(gè)樣本的平均能量之間的比是十，即，當(dāng)某人在房間中從左向右行走時(shí)的輸出信號(hào)能量平均起來(lái)是從房間的前面到后面(即，在圖中從上到下)時(shí)的輸出信號(hào)能量的十倍。通過(guò)使用該措施，確定第一 PIR傳感器I如何取向以及它沿著豎直方向具有低敏感性并且沿著水平方向具有高敏感性是可能的。在本示例中，可能最有意思的是確定沿著較高敏感性的方向(其為水平(左-右)方向)的感測(cè)區(qū)域配置，這可以使用參照?qǐng)D6描述的能量分析確定。
[0066]在校準(zhǔn)過(guò)程之后，每個(gè)PIR傳感器處記錄的最大值可以被用于歸一化校準(zhǔn)期間記錄的輸出信號(hào)。在歸一化之后，校準(zhǔn)期間的最大值等于I，并且所有其它值可以被相應(yīng)地縮放。隨后，當(dāng)安裝者20在房間30中在水平方向(左-右)上行走時(shí)，考慮歸一化的信號(hào)，并且焦點(diǎn)被導(dǎo)向第一輸出信號(hào)，如圖5b中所示。如果將輸出電壓信號(hào)分段成對(duì)應(yīng)于四次行走的四個(gè)部分，其中兩個(gè)被翻轉(zhuǎn)以顧及行走方向，并且四個(gè)信號(hào)被繪制在一起，從而導(dǎo)致圖7中所示的繪圖。由圖7中可見(jiàn)，信號(hào)非常類(lèi)似。四個(gè)信號(hào)的平均在圖7中用加粗的黑線(xiàn)繪制。平均信號(hào)然后可以被量化以使用閾值r獲悉第一感測(cè)區(qū)的配置，這根據(jù)以下規(guī)則:
'O 如果
=; -1 如繫 > T,1:式 w
—1 如果<—7
在本示例中，TM).1 (最大信號(hào)值的10%)。圖8中示出了量化的圖7中所示的平均信號(hào)。這時(shí)，可以估計(jì)針對(duì)每個(gè)區(qū)段(或房間位置)的第一輸出信號(hào)的預(yù)期的極性，如圖9A中所示的地圖中圖示的那樣。將理解，地圖可以被適配于手邊的安裝。淺色塊92指示在這些區(qū)段中預(yù)期負(fù)的輸出電壓，深色塊91指示預(yù)期正的輸出電壓，并且在塊91、92之間和之外的區(qū)域中預(yù)期零(或非常低的)響應(yīng)。對(duì)于第二 PIR傳感器的類(lèi)似過(guò)程將引起類(lèi)似的地圖(其在圖％中示出)，其中淺色塊94指示在這些區(qū)段預(yù)期負(fù)的輸出電壓，深色塊93指示預(yù)期正的輸出電壓，并且在塊93、94之間和之外的區(qū)域指示預(yù)期零(或非常低的)響應(yīng)。
[0067]本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明絕不限于上述優(yōu)選的實(shí)施例。相反，在隨附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，許多修改和變型是可能的。例如，二維空間定位可以例如通過(guò)使用具有四個(gè)感測(cè)元件的分段PIR傳感器實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)沿不同的方向設(shè)置PIR傳感器對(duì)(例如，使得第一對(duì)PIR傳感器關(guān)于第二對(duì)PIR傳感器垂直取向)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0068]另外，位置估計(jì)過(guò)程可以為相鄰的傳感器的子群執(zhí)行以降低需要的通信量。在這種情況下，可以提供混合傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，其中多個(gè)傳感器執(zhí)行基本操作，諸如濾波和/或量化，并且少數(shù)更智能、更強(qiáng)大的傳感器整合來(lái)自相鄰的傳感器的信息并且在局部層面上執(zhí)行熱源定位。
【權(quán)利要求】
1.一種被動(dòng)紅外，PIR，傳感器系統(tǒng)(100)，包括: -與第一感測(cè)區(qū)(11)相關(guān)聯(lián)的第一 PIR傳感器(I )，第一 PIR傳感器包括被配置成感測(cè)來(lái)自第一感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射的第一感測(cè)元件(4)和被配置成感測(cè)來(lái)自第一感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射的第二感測(cè)元件(5)， -與第二感測(cè)區(qū)(12)相關(guān)聯(lián)的第二 PIR傳感器(2)，第二 PIR傳感器包括被配置成感測(cè)來(lái)自第二感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射的第一感測(cè)元件(6)和被配置成感測(cè)來(lái)自第二感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射的第二感測(cè)元件(7)， 其中，第一和第二感測(cè)區(qū)部分重疊使得與第二感測(cè)區(qū)的區(qū)段重疊的第一感測(cè)區(qū)的區(qū)段限定檢測(cè)池(46a-46f)，并且非重疊區(qū)段限定另外的檢測(cè)池(45a-45d)， 其中，每個(gè)檢測(cè)池由基于來(lái)自第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)的第一輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)以及基于來(lái)自第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)的第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)表示，PIR傳感器系統(tǒng)還包括: -處理單元(15)，其被配置成將第一輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)以及第二輸出信號(hào)的幅度和符號(hào)與檢測(cè)池之一相關(guān)聯(lián)，以用于確定熱源位于哪個(gè)檢測(cè)池中。
2.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，其中，第一感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的區(qū)段(21)與第一感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的區(qū)段(22)交替設(shè)置，并且第二感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的區(qū)段與第二感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的區(qū)段交替設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，還包括量化構(gòu)件，其被配置成將第一輸出信號(hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平，和/或?qū)⒌诙敵鲂盘?hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平。
4.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng),還包括: -第一量化構(gòu)件，其被設(shè)置在第一 PIR傳感器處并且被配置成將第一輸出信號(hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平，和/或 -第二量化構(gòu)件，其被設(shè)置在第二 PIR傳感器處并且被配置成將第二輸出信號(hào)量化為至少兩個(gè)并且優(yōu)選地至少四個(gè)水平。
5.如權(quán)利要求3或4中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，其中，具有重疊區(qū)段的檢測(cè)池的數(shù)目等于或大于量化水平的數(shù)目。
6.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，其中每個(gè)檢測(cè)池由第一輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)以及第二輸出信號(hào)的預(yù)定的幅度和預(yù)定的符號(hào)的唯一的組合表示。
7.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，還包括: -第一光學(xué)構(gòu)件(8)，其被適配成引導(dǎo)來(lái)自第一 PIR傳感器的第一感測(cè)元件上的第一感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射以及來(lái)自第一 PIR傳感器的第二感測(cè)元件上的第一感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射，以及 -第二光學(xué)構(gòu)件(9 )，其被適配成引導(dǎo)來(lái)自第二 PIR傳感器的第一感測(cè)元件上的第二感測(cè)區(qū)的第一組區(qū)段的熱輻射以及來(lái)自第二 PIR傳感器的第二感測(cè)元件上的第二感測(cè)區(qū)的第二組區(qū)段的熱輻射。
8.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng),還包括: -第一差分電子組件(13)，第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件被接線(xiàn)為對(duì)其的相反輸入，第一差分電子組件被配置成基于來(lái)自第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)提供所述第一輸出信號(hào)，以及 -第二差分電子組件(14)，第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件被接線(xiàn)為對(duì)其的相反輸入，第二差分電子組件被配置成基于來(lái)自第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)提供所述第二輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，其中第一差分電子組件被配置成通過(guò)對(duì)來(lái)自第一 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)做減法來(lái)提供第一輸出信號(hào)，并且第二差分電子組件被配置成通過(guò)對(duì)來(lái)自第二 PIR傳感器的第一和第二感測(cè)元件的輸入信號(hào)做減法來(lái)提供第二輸出信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，還包括: -第一濾波器，其用于對(duì)第一輸出信號(hào)進(jìn)行濾波以用于移除噪聲和/或連續(xù)的信號(hào)分量，和/或 -第二濾波器，其用于對(duì)第二輸出信號(hào)進(jìn)行濾波以用于移除噪聲和/或連續(xù)的信號(hào)分量。
11.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，其中，處理單元被配置成在預(yù)定的時(shí)間間隔處確定熱源位于哪個(gè)檢測(cè)池中。
12.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，其中，處理單元被配置成確定熱源的運(yùn)動(dòng)方向。
13.如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，還包括校準(zhǔn)單元，其被配置成基于第一和第二輸出信號(hào)確定第一和第二感測(cè)區(qū)的配置。
14.如權(quán)利要求13中限定的PIR傳感器系統(tǒng)，其中，校準(zhǔn)單元被配置成確定第一和第二感測(cè)區(qū)的覆蓋、取向和空間重疊中的一個(gè)或多個(gè)。
15.—種包括如權(quán)利要求1中限定的PIR傳感器系統(tǒng)的照明系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G08B13/191GK104137162SQ201380011698
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】G.莫納西, A.V.潘德哈里潘德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司