专利名称：一种基于超声波的移动物体检测方法
技术领域：
本发明涉及移动检测技术，具体的说是一种基于超声波的移动物体检测方法。尤 指超声波周期性断续发射并自主学习环境反射并判断物体移动的检测方法。
背景技术：
在安防报警系统、智能家居电器等技术领域中，检测和监视人员或物体的移动有 广泛的应用需求，这些应用大都需要在检测到物体或人员移动，甚至在检测器背后出现移 动动作时，能自动启动相应的服务，较为常用的为超声波传感器。经过对现有超声波传感器 相关技术的检索，发现现有的基于超声波的移动检测仍与传统的模拟电路实现方法类似， 都是采用超声波连续发射、固定的检测比较电平方式来实现的，当超声波发射元件与超声 波接收元件靠近工作时，传统方法很难在低功耗的情况实现测量距离和灵敏度兼顾，且误 触发率高，存在盲区大等现象，而且现有超声波传感器未能实现环境检测自动适应，在不同 环境中使用时，必须手工调整检测灵敏度。传统移动检测器，大都采用单一的超声波检测技术或人体热释电检测技术，存在 整机功耗高(约5W 10W，电源大都采用阻容降压方式，超声波连续发射技术)、检测距离 近(超声产品约5米)、检测灵敏度低(人体热释电技术的固有特点)、工作模式单一、误触 发较高等缺点，且纯属硬件类产品(不含软件)。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于超声波的移动物体 检测方法，可自主适应环境，检测灵敏度高，误触发率低，盲区小。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是一种基于超声波的移动物体检测方法，其特征在于包括以下步骤步骤1，处理器控制超声波信号发射器周期性地发射一组超声波信号，该组超声波 信号由固定周期的数个 数万个超声波信号组成，所述发射周期为几十毫秒到几秒之间； 超声波发射和接收检测是周期性地交替进行的，完成一次发射和接收检测称为一轮，之后 进行新一轮的发射和接收检测，并循环进行；步骤2，处理器每发射完一组超声波信号后，立即对来自检波跟随器的低频信号进 行AD模数转换，并把转换结果保存在处理器内存中；步骤3，每一轮的一组超声波信号的发射时间TF、发射后整个检测处理时间Tk、完 成一轮发射和检测处理的总时间T以及检测间隔时间1\、T2, IV·· Tm秒都是对应相等的，此 时，若超声波速度为V米/秒、有效检测距离X米、测量点的距离间隔HYfY1米、一轮 检测处理共有M次A/D转换，则当超声波发射器和超声波接收器在同一侧时，需考虑物体对 超声波的反射时间，各量之间的关系应满足T1=手秒，
T2=争秒，
T产手秒，…
Tm=命秒，Te = !!+T^T3+-+Tm,T = TF+TE,χ = γι+γ2+γ3+...+ΥΜ，若测量点间距间隔均等，即Y1 = Y2 = Y3 =...= Ym = Y时，则有M = Χ/Υ次；步骤4，在每一检测间隔时间内，处理器均需进行一次A/D转换，因而在M次A/D转 换后，得到M个反映环境物体反射强度的字节数据D^D.D, "^cim，测量点的距离间隔依 据处理器资源和实际需求进行取值，一般在5厘米 20厘米之间，以上参数在具体的实际 应用中都是可以测定的；步骤5，处理器在获得上述M个字节数据后，将重复步骤1 4的超声波发射驱动 和检测转换步骤，并取得另一组M个字节数据Dn、D12、D13,…Dim ；步骤6，处理器在取得上述二次发射检测转换数据后，将逐一计算对应测量值差的 绝对值 δ 01= I Dn-Dtll |、δ02 = I D12-Dtl21、δ03 = I D13-Dtl31、…δ。M = Dim-D0J ；步骤7，处理器在取得上述对应测量值差的绝对值S Μ、δ . δ w δ Μ后，需要将 上一轮的测量DQ1、D02, DQ3、…Dqm数据对应更改为新一轮的数据Dn、D12、D13-Dim,从而实现 每一轮发射检测后，自动更新检测转换值；步骤8，处理器在取得上述对应测量值差的绝对值δ^δ.δ^·· δ·后，进一步 与程序中设定的一组固定误差数据βρ β2、β3、…βΜ求和运算，并与内存中的最大对应 测量值差即不同测量点的测量变动量\、δ2、δ 3- δ Μ进行对应比较，当出现以下任一关 系式成立时，处理器将判定在检测环境中出现物体移动，并给出物体移动有效信号δ01+β1 > δ 工；δ 02+ β 2 > δ 2 ；δ 03+ β 3 > δ 3 ；…δ0Μ+βΜ> δΜ；否则判定没有出现物体移动，并给出物体移动无效信号，其中固定的误差数据为 一组与检测点相关的经验值字节数据。本发明所述的基于超声波的移动物体检测方法，可自主适应环境，检测灵敏度高， 误触发率低，盲区小。与现有技术相比，本发明具有如下优势
■检测距离远(和传统模式相比，在使用相同的主要元器件条件下，本发明实际 检测距离达10米，而传统方法检测距离在5米左右)。■检测灵敏度高(远距离检测灵敏度稍弱于近距离检测灵敏度，而传统检测方法 时远近距离所表现的检测灵敏度有较大变化)。■检测盲区小，在有效测试距离内几乎全程敏感。■检测器能自主适应环境(无需手工调节检测灵敏度)，使用方便。
本发明有如下附图图1为本发明提供的硬件结构组成示意图，图2为本发明提供的软件主程序流程示意图，图3为本发明提供的软件Tl定时中断程序流程示意图，图4为本发明提供的检测器在13X8X3立方米房间中的平面安装位置示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明给出了一种基于超声波的移动检测器，其硬件结构组成如图1所示，开关 电源为智能场景开关提供稳定的低功耗直流电源，超声波信号接收器的输出端连接超声波 信号放大器，超声波信号放大器对接收到的超声波信号进行60DB 100DB的放大且放大电 路的放大倍数固定不变，超声波信号放大器的输出端连接检波跟随器，检波跟随器用于将 已放大的超声波信号进行幅值检波并紧跟射随器输出，检波跟随器的输出端连接处理器， 具体地说是将检出的低频模拟信号送处理器的AD模/数输入端，超声波信号发射器的输入 端连接处理器。以下为本发明给出的基于超声波的移动检测器的一个具体实施例开关电 源的型号为FDS200。超声波信号接收器的型号为R40-10。超声波信号放大器为由NE5532 运放构成的二级交流放大电路。检波跟随器为由TL082运放构成的射极跟随器。超声波信 号发射器的型号为T40-10，且配套有逆变器MC14584BG。处理器的型号为STC12C5204AD。在上述基于超声波的移动检测器的基础上，本发明所述检测方法，包括以下步 骤步骤1，处理器控制超声波信号发射器周期性地发射一组超声波信号，该组超声波 信号由固定周期的数个 数万个超声波信号组成，所述发射周期为几十毫秒到几秒之间； 超声波发射和接收检测是周期性地交替进行的，完成一次发射和接收检测称为一轮，之后 进行新一轮的发射和接收检测，并循环进行；步骤2，处理器每发射完一组超声波信号后，立即对来自检波跟随器的低频信号进 行AD模数转换，并把转换结果保存在处理器内存中；步骤3，每一轮的一组超声波信号的发射时间TF、发射后整个检测处理时间Tk、完 成一轮发射和检测处理的总时间T以及检测间隔时间1\、T2, IV·· Tm秒都是对应相等的，此 时，若超声波速度为V米/秒、有效检测距离X米、测量点的距离间隔HYfY1米、一轮 检测处理共有M次A/D转换，则当超声波发射器和超声波接收器在同一侧时，需考虑物体对 超声波的反射时间，各量之间的关系应满足
权利要求
1. 一种基于超声波的移动物体检测方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1，处理器控制超声波信号发射器周期性地发射一组超声波信号，该组超声波信号 由固定周期的数个 数万个超声波信号组成，所述发射周期为几十毫秒到几秒之间；超声 波发射和接收检测是周期性地交替进行的，完成一次发射和接收检测称为一轮，之后进行 新一轮的发射和接收检测，并循环进行；步骤2，处理器每发射完一组超声波信号后，立即对来自检波跟随器的低频信号进行 AD模数转换，并把转换结果保存在处理器内存中；步骤3，每一轮的一组超声波信号的发射时间TF、发射后整个检测处理时间Tk、完成一 轮发射和检测处理的总时间T以及检测间隔时间Τρ ^Τ^ΤΜ秒都是对应相等的，此时，若 超声波速度为V米/秒、有效检测距离X米、测量点的距离间隔A、Y2> Y^Ym米、一轮检测 处理共有M次A/D转换，则当超声波发射器和超声波接收器在同一侧时，需考虑物体对超声 波的反射时间，各量之间的关系应满足Ti =，秒，秒， 秒，秒， T3 = ^I 秒，秒，TM=t秒，秒，Tr = WT3+-+Tm,T = TF+TE, χ = γι+γ2+γ3+...+γΜ,若测量点间距间隔均等，即Y1 = Y2 = Y3 =...= Ym = Y时，则有M = X/Y次； 步骤4，在每一检测间隔时间内，处理器均需进行一次A/D转换，因而在M次A/D转换 后，得到M个反映环境物体反射强度的字节数据Dc^ D. D03> -Dom ；步骤5，处理器在获得上述M个字节数据后，将重复步骤1 4的超声波发射驱动和检 测转换步骤，并取得另一组M个字节数据Dn、D12、D13,…Dim ；步骤6，处理器在取得上述二次发射检测转换数据后，将逐一计算对应测量值差的绝对 it 5 01 = I D11-Dtll |、δ 02 = I D12-Dtl21、δ 03 = ι D13-Dtl31、…δ 0M = Dim-Dom ；步骤7，处理器在取得上述对应测量值差的绝对值δ^δ.δ^·· δ·后，需要将上一 轮的测量DQ1、D02, DQ3、…Dqm数据对应更改为新一轮的数据Dn、D12、D13-Dim,从而实现每一 轮发射检测后，自动更新检测转换值；步骤8，处理器在取得上述对应测量值差的绝对值δ^δ.δ^·· δ·后，进一步与程 序中设定的一组固定误差数据 ^、β2、β3、…βΜ求和运算，并与内存中的最大对应测量 值差即不同测量点的测量变动量\、δ2、δ 3- δ Μ进行对应比较，当出现以下任一关系式 成立时，处理器将判定在检测环境中出现物体移动，并给出物体移动有效信号δ η,+ β , > δ ,.
全文摘要
一种基于超声波的移动物体检测方法，涉及移动检测技术，采用超声波周期性断续发射技术、固定的高放大倍数对超声波检测信号进行放大、自主收集处理环境物体反射信息并确立不同测量点的测量变动量、间距式多点测量变动量比较方法。通过周期性地断续发射超声波信号并接收分析来自物体的超声波反射信号来判断检测区域是否出现物体的移动。超声波移动检测器采用这种反射信号相邻周期检测比较方法后，使得超声波灵敏度检测无需手工调节，检测器能主动适应当前环境状态，根据环境自动调节检测灵敏度，能有效提高移动检测距离和检测灵敏度并降低误触发率。
文档编号G01S15/10GK102109600SQ20091026005
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者占志彪 申请人:占志彪