移动对象检测设备的制作方法

专利名称：移动对象检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动对象检测设备，尤其涉及一种用于检测例如一个或 多个移动对象靠近检测区域中的指定距离的移动对象检测设备。
背景技术：
这种移动对象检测设备可用作例如犯罪预防设备等。例如，在1997年 10月21日公开的日木专利申请No.H09-272402公开了一种超声波多普勒型 的车辆闯入检测设备(在下文中也称作"第一传统设备")。这种设备包括 第一和第二判断装置，并且这种设备被设置为间歇性运行。第一判断装置判 断多普勒频移值是否处于用以表示有人非法进入车辆的设定范围内。因此， 该设备对第一判断装置判定多普勒频移值处于设定范围内的次数进行计数， 并且随后获取计数值。第二判断装置判断该计数值是否到达预定值。当计数 值到达预定值时，该设备发出警报。在该设备中，可在无干扰的影响下检测 到非法闯入。此外，由于该设备间歇性运行，所以可降低能耗。在1987年9月14日公开的日本专利申请No.S62-43507公开了一种移动 对象检测设备(在下文中也称作"第二传统设备")。这种设备被设置为从 用于产生超声波的输出信号以及从入射超声波中得到的输入信号中提取余 弦和正弦分量信号，以及分别将余弦和正弦分量信号转换为用以设置X-Y坐 标系统的X和Y坐标的二进制信号。由于X坐标值为1或0并且Y坐标值 也为1或0，所以坐标点(X， Y)对应于坐标系统的任一象限。并且如果(X， Y)围绕坐标系统的原点逆时针旋转，则该设备判定接近该设备的移动对象 存在于检测区域中，如果(X， Y)顺时针旋转，则该设备判定离开该设备 的移动对象存在于检测区域中。在此种现有技术中，在不需要进行频率分析 的情况下就可确定地检测到接近或离开该设备地移动对象的存在。在1989年7月28日公开的日本专利申请No.H01-189582公开了一种移 动对象检测设备(在下文中也称作"第三传统设备")。这种设备以与第二传统设备相同的方式基于两个多普勒信号判断接近或离开超声波波接收器 的移动对象是否存在于检测区域中。随后该设备响应于接近波接收器的移动 对象的存在而增加用于警报的计数值，以及响应于离开波接收器的移动对象 的存在而减少计数值。在这种设备中，可避免帘幕摆动所导致的影响。在第一传统设备的情况下，由于该设备间歇性工作，可降低能耗。然而， 由于第一传统设备包括微计算机并且需要通过A/D转换器获取多普勒频移值，所以存在由A/D转换器而造成能耗增加的问题。在第二传统设备和第三传统设备的情况下，由于上述两种设备均包括一对二进制转换器、 一对电平检测电路以及OR电路，所以除了降低能耗之外还期望能简化结构。 发明内容因此本发明的目的在于降低能耗并且简化移动对象检测设备的结构。 本发明提供的移动对象检测设备包括波发射器、波接收器、检测部件、 二进制转换部件以及判断部件。波发射器发射具有第一频率的能量波至检测 区域。当接收到来自该检测区域的入射能量波时，波接收器产生与该入射能 量波对应的电信号。波检测部件从具有该第一频率的参考信号以及该电信号 获取检测信号。当从该电信号得到不同于该第一频率的至少一个第二频率 时，该检测信号变为多普勒频移信号，其中从该第一频率和所述至少一个第 二频率得到该多普勒频移信号。二进制转换部件比较该检测信号与转换阈值 信号以得到二进制信号。判断部件基于该二进制信号判断接近或离开该波接 收器的移动对象是否存在于该检测区域中。在这种配置下，由于提供了二进制转换部件，尽管判断部件由例如微计算机构成，也可避免由A/D转换导致的能耗增加。此外，二进制转换部件比 较检测信号与转换阈值信号以获得二进制信号，因此可省略例如在第二传统 设备和第三传统设备中包含的电平检测电路和OR电路等电路。因此，能够 降低能耗和简化移动对象检测设备的结构。在优选实施例中，该设备还包括振荡器、配置有移相器以及第一和第二检测部的检测部件。此外，二进制转换部件包括第一和第二二进制转换器， 判断部件包括第一判断部、第一计数器以及第二判断部。该振荡器产生具有该第一频率的第一参考信号，并且向该发射器波发射器提供该第一参考信 号，以使该发射器波发射器发射具有该第一频率的正弦形状的能量波至该检 测区域。该移相器使得该第一参考信号的相位偏移1/4个周期，以产生第二 参考信号。该第一检测部混合由该波接收器产生的电信号与由该振荡器产生 的第一参考信号以产生第一检测信号。当从该电信号得到该第二频率时，该 第一检测信号变为第一多普勒频移信号，其频率等于该第一频率与该第二频 率之差。该第二检测部混合由该波接收器产生的电信号与由该移相器产生的 第二参考信号以产生第二检测信号。当从该电信号得到该第二频率时，该第 二检测信号变为第二多普勒频移信号，其频率等于该第一频率与该第二频率 之差，并且该第二多普勒频移信号与该第一多普勒频移信号的相位差1/4个 周期。该第一二进制转换器比较该第一检测信号与第一转换阈值信号以得到 第一二进制信号。该第二二进制转换器比较该第二检测信号与第二转换阈值 信号以得到第二二进制信号。该第一判断部只要响应于该第一和第二二进制 信号电平分别对于在二维坐标系统中的第一和第二坐标设定第一和第二值 就获取由该第一和第二坐标指定的转换因数。如果所获取的每一转换因数与 在该坐标系统中的一个坐标轴相交，则判定所述移动对象存在于该检测区域 中，否则，则判定所述移动对象未存在于该检测区域中，以及在所述移动对 象存在于该检测区域中的情况下，如果所述每一转换因数在一个方向上围绕 该坐标系统的原点移动时，则判定所述移动对象接近该波接收器，如果所述 每一转换因数在与上述一个方向相反的方向上移动时，则判定所述移动对象 离开该波接收器。该第一计数器在所述移动对象存在于该检测区域中并且接 近该波接收器的情况下，向第一计数值增加第一极性值，以及在所述移动对 象存在于该检测区域中并且离开该波接收器时，向该第一计数值增加第二极 性值，所述第二极性值与该第一极性值的绝对值相同并且与该第一极性值的 极性不同。该第二判断部当该第一计数值的绝对值大于判断阈值的绝对值 时，发出存在信号，其中该判断阈值的极性与该第一极性值的极性相同，该 存在信号用于表示所述移动对象存在于该检测区域中。在这种配置下，当移动对象存在于检测区域中并且接近波接收器时，第 一计数值的绝对值变得大于判断阈值的绝对值。因此，当移动对象在对应于 判断阈值的距离内接近波接收器时，可导致第二判断部发出存在信号。此外，
例如在检测区域中存在帘幕的情况下，尽管帘幕被风吹动而接近和离开波接 收器，第二极性值抵消了对于第一计数值的每个第一极性值。因此，移动对 象检测设备可被配置为仅当移动对象在对应于判断阈值的距离内接近波接 收器时才发出存在信号。在优选实施例中，第一检测部包括第一信号通道以及第一场效应晶体 管，第二检测部包括第二信号通道以及第二场效应晶体管。该第一信号通道 向该二进制转换部件提供由该波接收器产生的电信号。该第一场效应晶体管 连接在该第一信号通路与接地点之间并且响应于该第一参考信号导通和断 开。该第一场效应晶体管通过对该电信号增加与预定极性对应的该第一参考 信号分量来产生该第一检测信号。该第二信号通道用于向该二进制转换部件 提供由该波接收器产生的电信号。该第二场效应晶体管连接在该第二信号通 路与接地点之间并且响应该第二参考信号导通和断开。该第二场效应晶体管 管通过向该电信号增加与预定极性对应的该第二参考信号分量来产生该第 二检测信号。在这种配置下，由于第一场效应晶体管和第二场效应晶体管均 不需要电源供应，因此可进一步降低能耗。在另一优选实施例中，该移动对象检测设备的电源包括开关稳压器， 该稳压器的开关频率等于或大于该第一频率。在这种配置下，可降低能耗并 且可连续发射能量波。在另一优选实施例中，该二进制转换部件还包括第三和第四二进制转换 器。该第三二进制转换器比较该第一检测信号与第三窗口信号以得到第三二 进制信号。该第三窗口信号被设置在大于第一窗口范围的第三窗口范围，其 中该第一窗口范围由作为第一转换阈值信号的第一窗口信号指定。该第四二 进制转换器比较该第二检测信号与第四窗口信号以得到第四二进制信号。该 第四窗口信号被设置在大于第二窗口范围的第四窗口范围，其中该第二窗口 范围由作为第二转换阈值信号的第二窗口信号指定，该第二窗口范围基本上 与该第一窗口范围相同，且该第四窗口范围基本上与该第三窗口范围相同。 此外，如果该第一或第二检测信号的电平分别处于该第三或第四窗口范围 内，则该第一判断部不考虑该第一二进制信号和该第二二进制信号而判定所 述移动对象未存在于该检测区域中。如果该第一和第二检测信号的电平分别 处于该第三和第四窗口范围之外，当该第一二进制信号与第二二进制信号之 间的相位差大于参考相位时，则第一判断部以上述方式判断移动对象是接近 还是离开波接收器。该参考相位对应于该第一或第二窗口范围与该第三或第 四窗口范围之间的差。在这种情况下，可去除在干扰影响下从来自微小振动 目标的入射能量波得到的并且处于第三和第四窗口范围内的不期望的分量。 因此，当接近或离开波接收器的移动对象未存在于检测区域中时，可防止在 例如微小振动的影响下作出错误检测。在优选实施例中，该第三和第四窗口范围均设置为该第一和第二窗口范 围中每一个的两倍，并且将该参考相位设置在;r/6至;r/4的范围内。在另一优选实施例中，判断部件包括第一判断部、第一计数器、第二判 断部、第二计数器以及减法器。该第一判断部基于该二进制信号判断所述移 动对象是否存在于该检测区域中。该第一计数器基于该第一判断部的每一判 断结果更新第一计数值，如果该第一判断部判定所述移动对象存在于该检测 区域中，则所述计数器向该第一计数值增加一常数值，如果该第一判断部判 定所述移动对象未存在于该检测区域中，则所述计数器保持该第一计数值不 变。该第二判断部当该第一计数值的绝对值大于第一判断阈值的绝对值时， 发出存在信号，所述存在信号用于表示所述移动对象存在于该检测区域中。 该第二计数器对于该第一判断部连续判定所述移动对象未存在于该检测区 域中的次数进行计数，并且获得与计数后的次数对应的第二计数值。该减法 器当该第二计数值的绝对值大于第二判断阈值的绝对值时，减小该第一计数 值的绝对值。在这种配置下，当检测区域中的移动对象反射来自波发射器的能量波 时，通过多普勒效应(多普勒频移)将第一频率偏移到所述至少一个第二频 率。因此，第一判断部可基于第一频率和第二频率来判断接近或离开波接收 器的移动对象是否存在于检测区域中。此外，尽管第一判断部在检测区域中 的空气流体造成的低频噪音的影响下可能作出所述移动对象存在于检测区 域中的错误判断，通常第一判断部在这种低频噪音的影响下连续判定所述移 动对象未存在于检测区域中，因此第二计数值的绝对值可变为大于第二判断 阈值的绝对值。结果，由于减小了第一计数值的绝对值，因此可避免关于所 述移动对象存在与否的错误检测。


现在，将更详细描述本发明的优选实施例。本发明的其它特征和优点将 通过下面的说明以及附图得到更好的理解，其中图1为根据本发明第一实施例的结构框图；图2为第一实施例中混合器的电路图；图3为根据本发明第二实施例的结构框图；图4A为通过如图3中的第一判断部的判断原理的示意图；图4B为在图3的移动对象接近波接收器的情况下从图3的检测部件的 实际第一和第二检测信号得到的转换因数(转换点)轨迹的示意图；图5为根据本发明第三实施例的结构框图；图6为第三实施例中二进制转换部件与判断部件的运行示意图； 图7A和图7B示出在判断部件未更新第一计数值的判断实例； 图8为根据本发明第四实施例的框图；禾口 图9为变化实施例的框图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的移动对象检测设备。该设备属于 超声波多普勒型，并且该设备包括振荡器IO、波发射器ll、波接收器12、波检测部件13、 二进制转换部件14、判断部件15以及电源17。例如，振荡器10产生具有第一频率(超声波频率)&的参考信号(电信 号)Et并且向波发射器11和波检测部件13提供信号Ei。然而，本发明并不 限于此，本发明的能量波可以是微波或电波。此外，参考信号(电信号)E, 的波形可为正弦波形。波发射器11被设置为根据来自振荡器10的信号E,发射具有频率f\ 的正弦波形的超声波至检测区域。例如，波发射器11由输出装置(例如压 电扬声器、压电振动器等)以及驱动电路(根据信号Ei驱动输出装置)构成。 当从检测区域接收到入射超声波时，波接收器12被设置为产生与入射超 声波对应的电信号Ein，以向波检测部件13提供该信号Em。例如，波接收器 12由输出装置(例如压电麦克风、压电振动器等)以及信号处理电路(对于 从输入装置获得的信号进行放大及波形整形)构成。然而，本发明并不限于200680010794.3说明书第7/17页此，本发明的波发射器和波接收器可包括例如由压电振动器等构成的换能 器。波检测部件13被设置为从电信号Ein和具有第一频率&的参考信号 E,获取检测信号。当从信号Ein得到至少一个不同于频率f,的第二频率fin时，检测信号从频率f,及至少一个频率fin得到的多普勒频移信号。波检测部件13由例如混合器(相位检测电路)131及低通滤波器133构 成。混合器131被设置为混合信号Ein与信号E,以产生混合信号En。滤波 器133从信号Ell中去除谐波分量以产生作为检测信号的信号E12，并且随 后向二进制转换部件14提供信号E12。以下将描述波检测部件13的工作原理。例如，当接近或离开波接收器 12的移动对象(在下文中称为"移动对象MO")存在于检测区域中并且来 自波发射器11的超声波被移动对象MO反射时，通过多普勒频移将超声波的第一频率&偏移成至少一个不同于&的第二频率fin。在这种情况下，当信 号Ein和分别由《sin(2《/ + 和4 sin(2;^)表示时，通过混合上述信号得到 的信号EmE,可以表示为五,A = 4〃4 (cos(2;r(/" — / > +- cos(2兀(人+ / )/ + 2 (公式1 )在这里，Ah和A,分别为信号Em和E,的振幅，而炉为相位。通过滤波器133 去除包括fin + A的分量，并随后得到检测信号(E12)。在这种情况下的检测 信号对应于AinA,。s (乂"-^ + W)/2并且包含"^2"""_,'> + ^作为主要分量，因此变为具有第一频率f,与第二频率f2之间的不同频率的多普勒频移信号即拍频信号(beat signal)。然而，本发明并不限于此，在使用包括fin+ &分量的情况下，波检测部件13可包含高通滤波器来代替低通滤波器133。 在第一实施例中，如图2所示，混合器131包括信号通路SP，用于通 过滤波器133向二进制转换部件14提供由波接收器12产生的信号Ein;以及 场效应晶体管1310，连接在通路SP与接地点(Ground)之间并且响应于参 考信号E,导通和断开。晶体管1310的漏极连接在组成通路SP的电阻1311 与1312之间，而晶体管1310的源极连接于接地点。通过用于切断直流电的 电容(1313)以及用于放电的电阻(1314)向晶体管1310的栅极提供信号 E"这里的晶体管1310不需要电源，并且其在运行时响应于信号E,向信号 Em增加与预定极性对应的信号Ei的分量。因此，通过包括例如电容1331的
滤波器133而得到信号E^。在图2的实例中，由于晶体管1310响应于信号 E,的正电压而打开，所以将信号E,的正电压分量添加到信号I^。信号Ei的 正电压部分包括第一频率f,。因此当从信号Ein获得第二频率fm时，检测信号变为具有频率&与频率fin之间的频率差的多普勒频移信号(拍频信号)。 二进制转换部件14被配置为比较检测信号Eu与转换阈值信号以得到二进制信号Eu)。例如，二进制转换部件14由窗口比较器构成，并且比较检测信号与设定为预定窗口范围的窗口信号。在检测信号的电平超出窗口范围的情况下，将检测信号转换为二进制信号E,。以将其提供至判断部件15;而在检测信号的电平处于窗口范围以内的情况下，不将二进制信号提供至判断部件15。具体地，在检测信号的电平处于窗口范围以内时，二进制转换部件 14的输出电平不发生变化。然而，木发明并不限于此，二进制转换部件14 可以是具有单一阈值的比较器。判断部件15被配置为基于二进制信号E,。判断移动对象MO是否存在 于检测区域中，并且在目标MO存在于区域中时发出用以表示目标MO存在 的存在信号。例如，部件15包括具有CPU和存储器的微计算机(mkxm)， 并且部件15被配置为当在等于或大于指定时间的期间内从二进制转换部 件14连续获得二进制信号E1Q时判定MO存在于区域中。电源17由开关稳压器构成，并且开关频率被设定为等于或大于第一频 率。此外，当移动对象检测设备被用作如第一传统设备的犯罪预防设备时， 电源17的输出电压被设定为小于车辆的电池电压(例如，12V)的电压(例 如，3V或5V)。因此，可降低能耗并且可连续发射超声波。以下将描述第一实施例的工作过程。波发射器11根据来自振荡器10的 信号E,发射具有频率f,的超声波至检测区域，同时波检测部件13响应于来 自波接收器12的信号Em产生信号E,2并且向二进制转换部件14提供该信号 E12。在信号E,2的电平超出部件14的窗口范围的情况下，将信号E,2转换成 二进制信号Eu)，以提供至判断部件15，而在信号E,2的电平处于范围以内 的情况下，根本不将二进制信号E,。提供至部件15。当在等于或大于指定时 间的期间内连续获得信号Eu)时，部件15发出存在信号。在第一实施例中，由于提供了二进制转换部件14，所以尽管判断部件 15由例如微计算机构成，仍可避免由A/D转换造成的能耗增加。此外，部件14比较检测信号与转换阈值信号以获得二进制信号，因此可省去例如包 括在第二传统设备和第三传统设备中的电平检测电路及OR电路等电路。因 此，可降低能耗并且还可简化移动对象检测设备的结构。图3示出了根据本发明的第二实施例的移动对象检测设备。该设备配置 有如第一实施例中提供的振荡器20、波发射器21 、波接收器22和电源(未 示出)，并且还配置有波检测部件23、 二进制转换部件24、判断部件25 和警报器26。波检测部件23由移相器230、第一和第二混合器231和232、以及第一 和第二低通滤波器233和234构成，例如，波检测部件23与现有同步检测 电路具有相同工作方式。例如，移相器230使得具有第一频率f,的第一参考 信号E,的相位前移四分之一个周期(例如，90° )以产生第二参考信号E2， 并且向混合器232提供该信号E2。第一和第二混合器231和232均由例如现有技术中的乘法器电路构成。 然而，本发明并不限于此，每个混合器均可由如图2中的相同电路构成。例 如，当移动对象MO存在于检测区域中并且来自波发射器21的超声波被目 标MO反射时，通过将信号4和E,混合而获得的信号Ein E,可由公式1得 到。通过滤波器233去除包括fi。 + f,的分量，并且随后获得第一检测信号(E12)。在这种情况下的检测信号变为其频率等于第一频率&与第二频率fin之间的差值的第一多普勒频移信号。同样地，当信号通过^cos(2;^;)表示时，通过混合信号Eh和E2而获得的信号&^2也可以表示为五,A = 4 A(sin(2;r(人—义> + p}+ sin(2冗(厶+ 乂> + p})/2 在这里，A2为信号E2的振幅。通过滤波器234去除包括fin + f,的分量，并 且随后获得第二检测信号(E22)。在这种情况下的检测信号E22对应于 AinA2(Sin{24/; -/;> + ^)/2并且包括sin (厶-乂> + ^作为主要分量，因此变 为第二多普勒频移信号。此信号具有第一频率&与第二频率fm之间的频率差 并且与第一多普勒频移信号在相位上相差四分之一个周期。二进制转换部件24包括第一和第二二进制转换器241和242。转换器 241被配置为比较第一检测信号E^与第一转换阈值信号以得到第一二进 制信号X。转换器242也被配置为比较第二检测信号E22与第二转换阈值 信号以得到第二二进制信号Y。例如，转换器241和242均可为窗口比较器。
比较器241比较信号Eu与设定为预定窗口范围的窗口信号。另一方面，转
换器242比较信号E22与设定为预定窗口范围的窗口信号。然而，转换器241 和242均可为具有单一阈值的比较器。
在第二实施例中，如果信号E,2的电平超出窗口范围，则将信号E,2转换
为二进制信号X并且向判断部件25提供该二进制信号X。与此相反，如果 信号E12的电平处于窗口范围以内，则根本不向部件25提供二进制信号X。 在向部件25提供二进制信号X的情况下，如果信号E12的电平超过窗口范围 的上限，则信号X变为例如高信号。如果信号Eu的电平低于窗口范围的下
限，则信号X变为例如低信号。同样地，如果信号E22的电平超出窗口范围，
则将信号&2转换为二进制信号Y并且向部件25提供该二进制信号Y。与此 相反，如果信号E^的电平处于窗口范围以内，则根本不向部件25提供二进 制信号Y。在向部件25提供二进制信号Y的情况下，如果信号E22的电平超 过窗口范围的上限，则信号Y变为例如高信号。如果信号&2的电平低于窗 口范围的下限，则信号Y变为例如低信号。
判断部件25包括第一判断部250、第一计数器254以及第二判断部 255，并且由例如具有CPU和存储器件等的微计算机构成。然而，本发明并 不限于此，第一判断部250、第一计数器254以及第二判断部255可分别由 逻辑装置、集成电路以及类似第二传统设备中的阈值电路(比较器)。
第一判断部250由象限判断部251、用于第一处理的象限保持部252以 及用于第二和第三处理的方向判断部253。象限保持部252存储至少两位数 据。在第一处理中，每当响应于来自二进制转换部件24的二进制信号X和 Y分别对于X-Y坐标系统中的坐标X和Y设定数值Xn和Yn时，象限判断 部251获取由坐标X和Y指定的转换因数。如果二进制信号X为高信号则 设定坐标X为"1"，如果信号X为低信号则设定坐标X为"0"。同样地， 如果二进制信号Y为高信号则设定坐标Y为"1"，如果信号Y为低信号则 设定坐标Y为"0"。因此，当X4且Y4时，转换因数对应于第一象限， 因此象限判断部251利用第一象限取代象限保持部252的象限信息并且象限 保持部252保持该第一象限的信息。同样地，当乂=0且￥=1时，象限判断 部251利用第二象限取代象限保持部252的象限信息，当X=0且Y=0时， 象限判断部251利用第三象限取代象限保持部252的象限信息，当X=l且 Y=0时，象限判断部251利用第四象限取代象限保持部252的象限信息。 在第二处理中，如果每一获取的转换因数((Xn， Yn) ; n=l、 2......)
均与坐标系统的一个坐标轴相交，则方向判断部253判定移动对象MO存在 于检测区域中。否则，方向判断部253判定目标MO未存在于区域中。在第 二实施例中，由于转换因数对应于任一象限，所以在更新象限保持部252的 象限信息之前，方向判断部253判断移动对象MO是否存在于检测区域中。 也就是说，如果通过判断部251获得的象限信息不同于通过象限保持部252 保持的象限信息，则方向判断部253判定目标MO存在于区域中，并且随后 进入第三处理。否则，方向判断部253判定目标MO未存在于区域中。
在第三处理中，即当移动对象MO存在于检测区域中时，方向判断部253 基于由象限判断部获得的象限信息和由象限保持部252保持的象限信息判断 目标MO是接近波接收器22还是离开波接收器22。也就是说，如果每一象 限信息(转换因数)均在一个方向上围绕坐标系统的原点移动，则方向判断 部253判定目标MO接近波接收器22。如果每一转换因数在与上述方向相反 的方向上移动，则方向判断部253判定目标MO离开波接收器22。
如下将描述判断原理。如图4A所示，当点W力处于半径为1的圆周上 时，响应于角度6的增大，点P的围绕X-Y坐标系统的原点逆时针旋转，响 应于角度6的减小，点P的顺时针旋转。因此，当移动对象MO接近波接收 器22 (fin〉f。时，每一转换因数(Xn， Yn)均围绕坐标系统的原点逆时针 旋转。与此相反，当移动对象MO离开波接收器22 (fin< &)时，每一转换 因数(Xn， Yn)均顺时针旋转。在第二实施例中，当每一转换因数(Xn， Yn)均逆时针旋转时方向判断部253判定目标MO接近波接收器22，而当 每一转换因数(Xn， Yn)均顺时针旋转时方向判断部253判定目标MO离 开波接收器22。实际上，来自波发射器21的超声波在目标MO的每一部分 均被反射，从而实际的第一和第二检测信号均包含频率分量。以此，通过实 际的第一和第二检测信号确定的转换因数(转换点)在如图4B所示的扭曲 圆周的外围移动。在第二实施例中，尽管不能去除旋转360度且跨过坐标系 统的任一轴的不期望的分量UC1 ，但是可去除在同一象限中旋转360度的不 期望分量UC2。
第一计数器254基于第一判断部250的每个判断结果来更新第一计数
值。如果第一判断部250判定移动对象MO存在于检测区域中，则计数器254 向第-计数值增加一常数值。如果第一判断部250判定目标MO未存在于区 域中，则计数器254保持第一计数值不变。在第二实施例中，如果第一判断 部250判定目标M0存在于区域中并且接近波接收器22，则计数器254向第 一计数值增加第一极性值。第一极性值与所述常数值在绝对值上相同并且与 第一阈值在极性上相同，例如为"1"。如果第一判断部250判定目标MO 存在于区域中并且离开波接收器22，则计数器254对第一计数值增加第二极 性值。第二极性值与所述常数值在绝对值上相同并且与第一极性值在极性上 不同，例如为"一l"。在图4B所示的实例中，当转换因数从表示第一象限 的(1， 1)变为表示第二象限的(0， 1)时，计数器254对第一计数值增加 "1"。当转换因数从表示第二象限的(0， 1)变为表示第三象限的(0， 0) 时，计数器254对第一计数值增加"1"。当转换因数从表示第三象限的(0， 0)变为表示第二象限的(0， 1)时，则计数器254对第一计数值增加"一1"。 当第一计数值的绝对值大于第一阈值的绝对值时，第二判断部255向警 报器26提供用以表示移动对象MO存在于检测区域中的存在信号。在第二 实施例中，当第一计数值大于第一阈值时，向警报器26提供存在信号。
警报器26由例如蜂鸣器以及蜂鸣器驱动电路构成，并且当从判断部255 接收到存在信号时发出警报。在另一实施例中，警报器26还可为指示电路、 通信装置等。
以下将描述第二实施例的工作过程。波发射器21根据来自振荡器20的 信号E,发射具有频率&的超声波至检测区域。另一方面，波检测部件23响 应于来自波接收器22的信号Ein产生信号E12和E22并且通过二进制转换部 件24向判断部件25提供上述信号。判断部件25基于来自二进制转换部件 24的二进制信号X和Y判断移动对象MO是否存在于检测区域中，并且当 目标MO存在于检测区域中时判断目标MO是接近波接收器22还是离开波 接收器22。第一计数器254随后基于判断部250的每个判断结果来更新第一 计数值。当第一计数值大于第一阈值时，第二判断部255向警报器26提供 存在信号，并且警报器26发出警报。
在第二实施例中，当移动对象MO存在于检测区域中并且接近波接收器 22时，第一计数值变为大于第一阈值。因此，当目标MO在对应第一阈值的
范围内接近波接收器22时，可使得第二判断部255向警报器26提供存在信 号。此外，当例如在区域中存在帘幕时，尽管帘幕被风吹动而接近和离开波 接收器22，第二极性值抵消了对于第一计数值的每个第一极性值。因此，移 动对象检测设备被构成为仅在目标MO在对应第一阈值的距离内接近波接 收器22时才会对警报器26提供存在信号。
当移动对象MO存在于检测区域时，在第二实施例中的每个多普勒频移 信号的频率f均可表示为
|/|—2vf"c
在这里，v和c分别为目标MO的移动速度和超声波传播速度。因此，频率 f与目标MO的移动速度成比例。当目标MO移动单位距离时，每个多普勒 频移信号的波的数量N可表示为N:2fVc。因此，如果c和&均为常数，则 不考虑目标MO的移动速度，波的数量N为常数，因此象限转换的次数也为 常数。也就是说，象限转换的次数为4XN并且与目标MO的移动速度成比 例。因此，通过利用第一计数值，可观察到目标MO的移动距离及移动方向。
图5示出了根据本发明的第三实施例的移动对象检测设备。这种设备配 置有如第二实施例中提供的振荡器30、波发射器31、波接收器32、波检 测部件33、警报器36以及电源(未示出)，并且还配置有二进制转换部 件34以及判断部件35。
除了如第二实施例中具有的第一和第二二进制转换器341和342之外， 根据第三实施例的一方面，二进制转换部件34配置有第三和第四二进制转 换器343和344。第三二进制转换器被配置为比较第一检测信号E^与第 三窗口信号以获取第三二进制信号"。第四二进制转换器也被配置为比较
第二检测信号E22与第四窗口信号以获取第四二进制信号^。例如，转换器
343和344均由窗口比较器构成。如图6所示，设定第三窗口信号具有第三 窗口范围WR3，该第三窗口范围WR3大于通过转换器341的第一窗口信号 指定的第一窗口范围WR1。此外，在图6的实例中，第三窗口范围WR3的 上限值Th3+和下限值Th3 —的绝对值均被设定为小于信号E12振幅的值。通 过转换器342的第二窗口信号指定的第二窗口范围被设定为基本上与范围 WR1相同。第四窗口范围被设定为基本上与范围WR3相同。
判断部件35包括如第二实施例中的第一判断部350 (象限判断部351、象限保持部352以及方向判断部353)、第一计数器354以及第二判断部355。 此外，根据第三实施例的一方面，部件35被配置为去除由小振动引起的 不期望的分量。如果第一或第二方向信号的电平分别处于第三或第四窗口范 围以内，则不考虑第一和第二二进制信号X和Y，判断部350判定移动对象 MO未存在于检测区域中。也就是说，如果第三和第四二进制转换器343和 344的输出电平不改变，则判断部350判定目标MO未存在于区域中。如果 第一和第二检测信号的电平分别超出第三和第四窗口的范围，则当第一与第 二二进制信号之间的相位差A^大于参考相位时，判断部350如第二实施例中 的判断部250 —样执行第一至第三处理。参考相位对应于第一或第二窗口范 围与第三或第四窗口范围之间的差。
例如，当响应于经过安装有移动对象检测设备车辆的其它车辆的振动而 使该车辆的车窗玻璃产生小振动时，第二实施例会存在这样的问题，来自波 发射器21的入射超声波会接受到由于这种小振动而引起的相位调制。当信 号Ein和E！分别由sin(" + p + /m sin叫,)和 sin(w + p)表不日寸，i"n号E|)禾口 E2i可分 别表示为
= sin(ow1 + ^ + /m sinw/)sin" — l/2/m sin ^ sin叫/1 ￡21 = sin— + ^ + /m sin叫0cos6rf — 1/2 /m sin ^ cos ft)/ 在这里，/>11 /为小振动并且/"<<1。在这种情况下，如果炉为0或;r/2， 则信号Eu和E2!均为0。如果，p为;r/4或3;r/4，则信号E 和E21变为反相 或同相。
如图6所示，在第二实施例中，当同相信号E,2和E22具有彼此不同的振
幅时，尽管移动对象MO未存在于检测区域中，转换因数仍发生改变。也就 是说，转换因数可变为用以表示第三象限的(0， 0)，用以表示第四象限的 (1， 0)、用以表示第一象限的(1， 1)、用以表示第二象限的(0， 1)等。 简而言之，由于每一转换因数(Xn， Yn)均逆时针旋转，因此判断部件25 会作出接近波接收器22的移动对象MO存在于检测区域中的错误检测。
为了避免错误检测，第三实施例的移动对象检测设备配置有二进制转换 部件34和判断部件35。当波接收器32接收到由小振动引起的入射超声波时， 如果从入射超声波获得的信号E22的电平小于信号E12的电平并且处于第三 和第四窗口范围内，则判断部350判定移动对象MO未存在于检测区域中。因此，可防止当移动对象MO未存在于检测区域中时在小振动的影响下作出错误检测o然而，由于存在从所述超声波获得的信号E22的电平超出第三和第四窗口范围的情况，所以判断部350还利用第一二进制信号X与第二二进制信号 Y之间的相位差A^。如果相位差A^等于或小于所述参考信号，则信号E12 和E22基本上同相或反相，并且认为它们的振幅绝对值彼此不同。因此，可 假定入射超声波是由小振动引起的超声波。换句话说，当移动对象MO为人 时，可以认为目标MO需要相位差A^超过参考相位的时间，从而改变移动 方向。在图6的实例中，第三和第四窗口范围均被设定为第一和第二窗口范围的两倍。在这种情况下，在信号E,2和E22超出第三和第四窗口范围的时间点相位差Ap达到;r/6 (等于30° )。如果相位差Ap为;r/6的邻域值，则认为入射超声波是由小振动引起的超声波，并且根据第三实施例，参考相位被设 定为例如介于;r/6至;r/4之间，优选为W6。因此，如果第一和第二检测信号 的电平分别超出第三和第四窗口范围，则当相位差Ap大于参考相位时，判断 部350执行上述第一至第三处理。因此，可进一步防止当移动对象MO未存 在于检测区域中时在例如小振动影响下作出错误检测。具体地，判断部350 基于如图6所示的周期Tl与周期T2的比值来判断相位差A^是否大于参考 相位。例如，当参考相位为;r/4时，如果T1: T2介于l: 3至3: l之间， 则判断部350执行上述的第一至第三处理。否则，判断部350不执行第一至 第三处理。在这种情况下，如图7A所示，判断部350可判定象限因数在第 一象限与第三象限之间移动，或者如图7B所示，判断部350可判定象限因 数在第二象限与第四象限之间移动。图8示出了根据本发明的第四实施例的移动对象检测设备。这种设备配 置有如第二实施例中提供的振荡器40、波发射器41、波接收器42、 二进 制转换部件44、警报器46以及电源(未示出)，并且还配置有波检测部 件43以及判断部件45。除了如第二实施例中的移相器430、第一和第二混 合器431和432、第一和第二滤波器433和434之外，波检测部件43配置有 第一和第二放大器435和436。放大器435放大从信号En通过滤波器433 去除高频后得到的信号E12，并且随后向部件44提供通过放大后得到的信号 (检测信号)E,3。放大器436放大从信号E21通过滤波器434去除高频后得
到的信号E22，并且随后向部件44提供通过放大后得到的信号(检测信号) E23。然而，也可以省略放大器435和436。除了如第二实施例中的第一判断部450、第一计数器454以及第二判断 部455之外，根据第四实施例的一方面，判断部件45还配置有第二计数器 456以及减法器457。计数器456对于判断部450连续判定移动对象MO未 存在于检测区域中的次数进行计数，并且随后获得与其对应的第二计数值。 在第四实施例中，计数器456获得与该次数相等的第二计数值。当第二计数值的绝对值大于第二阈值的绝对值时，减法器457减小第一 和第二计数值的绝对值。在第四实施例中，当第二计数值的绝对值大于第二 阈值的绝对值时，减法器457将第一和第二计数值均重置为0。如下将描述第四实施例的工作过程。波发射器41根据来自振荡器40的 信号E,发射具有频率&的超声波至检测区域。另一方面，波检测部件43响 应于来自波接收器42的信号Ein产生信号E13和E23并且通过二进制转换部件 44向第一判断部450提供上述信号。判断部件45从二进制信号X和Y中获 取转换因数，并且基于此转换因数判断移动对象MO是否存在于区域中。如 果目标MO存在于区域中，则部件45判断目标MO是接近波接收器42还是 离开波接收器42。随后第一计数器454基于判断部450的每个判断结果来更 新第一计数值。因此，第二计数器456对于判断部450连续判定目标MO未 存在于区域中的次数进行计数，即第二计数值。当第二计数值大于第二阈值 时，减法器457将第一和第二计数值均重置为0。当第一计数值大于第一阈 值时，第二判断部455向警报器45提供存在信号。响应于该信号，警报器 46发出警报。第二实施例可能在区域中的空气流体引起低频噪音的影响下当第一判 断部250判定移动对象MO存在于检测区域中时，会出现第一计数值增加的 情况。在第四实施例中，尽管在例如区域中的空气流体引起的低频噪音的影 响下第一判断部450会作出目标MO存在于区域中的错误判断，通常在此低 频噪音的影响下判断部450会连续判定目标MO未存在于区域中。因此，可 使第二计数值大于第二阈值。结果，由于第一计数值增加，可避免当目标 MO未存在于区域中时在低频噪音的影响下作出错误检测。在一变化实施例中，波检测部件43被配置为产生第一和第二检测信 号Eu和E23的其中之一。第一判断部450也被配置为基于来自部件43的信号判断移动对象MO是否存在丁-检测区域中。例如，如图9所示，部件43 由第一混合器431、第一低通滤波器433以及第一放大器435构成。部件43 从信号Eh和第一参考信号Et产生第一检测信号E13，并且通过第一二进制转 换器441向第一判断部450提供信号E13。判断部450检测从信号E10获得 的多普勒信号的频率fin- fp并且比较该频率与特定频率范围。当目标MO 为例如人时，基于人的移动速度来设定该特定频率范围。如果频率fm- &处 于特定频率范围内，则判断部450判定目标MO存在于区域中。否则，判定 目标MO未存在于区域中。如果判断部450判定目标MO存在于区域中，则 第一计数器454对第一计数值增加常值(例如，"1")。如果判断部450 判定目标MO未存在于区域中，则保持第一计数值不变。第二判断部455、 第二计数器456、减法器457以及警报器46都如图8所示构成。在另一变化实施例中，当第二计数值的绝对值大于第二阈值的绝对值 时，减法器457将第一计数值的绝对值减小预定值至零。虽然参照某些优选实施例描述了本发明，但是对于本领域普通技术人 员，在不脱离本发明的真实精神和范围内，可进行多种修改与变化。
权利要求
1.一种移动对象检测设备，该设备包括波发射器，发射具有第一频率的能量波至检测区域；波接收器，当接收到来自该检测区域的入射能量波时，产生与该入射能量波对应的电信号；波检测部件，从具有该第一频率的参考信号以及该电信号获取检测信号，当从该电信号得到不同于该第一频率的至少一个第二频率时该检测信号变为多普勒频移信号，其中从该第一频率和所述至少一个第二频率得到该多普勒频移信号；二进制转换部件，比较该检测信号与转换阈值信号以得到二进制信号；以及判断部件，基于该二进制信号判断接近或离开该波接收器的移动对象是否存在于该检测区域中。
2. 根据权利要求1所述的移动对象检测设备，该设备还包括 振荡器，产生具有该第一频率的第一参考信号，并且向该波发射器提供该第一参考信号，以使该波发射器发射具有该第一频率的正弦形状的能量波 至该检测区域；其中该波检测部件包括移相器，使得该第一参考信号的相位偏移1/4个周期，以产生第二参考 ^马.第一波检测部，混合由该波接收器产生的电信号与由该振荡器产生的第 一参考信号以产生第一检测信号，当从该电信号得到该第二频率时，该第一 检测信号变为第一多普勒频移信号，其频率等于该第一频率与该第二频率之 差；以及第二波检测部，混合由该波接收器产生的电信号与由该移相器产生的第 二参考信号以产生第二检测信号，当从该电信号得到该第二频率时，该第二 检测信号变为第二多普勒频移信号，其频率等于该第一频率与该第二频率之 差，并且该第二多普勒频移信号与该第一多普勒频移信号的相位差1/4个周 其中该二进制转换部件包括笛一一ith4^^ti龟5ft +始；古笛一払、、,1;1||/$总tf笛一^:fA l询Y吉^ 乌1、1 f旦歪ll络一二进制信号；以及第二二进制转换器，比较该第二检测信号与第二转换阈值信号以得到第 二二进制信号；其中该判断部件包括第一判断部，其被配置用于(A)只要响应于该第一和第二二进制信号电平分别对于在二维坐标系统中的第一和第二坐标设定第一和第二值，就获取由该第一和第二坐标指定的转换因数；(B)如果所获取的每一转换因 数与在该坐标系统中的一个坐标轴相交，则判定所述移动对象存在于该检测 区域中，否则，则判定所述移动对象未存在于该检测区域中；以及(C)在 所述移动对象存在于该检测区域中的情况下，如果所述每一转换因数在一个 方向上围绕该坐标系统的原点移动，则判定所述移动对象接近该波接收器， 如果所述每一转换因数在与上述一个方向相反的方向上移动，则判定所述移 动对象离开该波接收器；第一计数器，其被配置用于(a)在所述移动对象存在于该检测区域 中并且接近该波接收器的情况下，向第一计数值增加第一极性值；以及(b) 在所述移动对象存在于该检测区域中并且离开该波接收器时，向该第一计数 值增加第二极性值，所述第二极性值与该第一极性值的绝对值相同并且与该 第一极性值的极性不同；第二判断部，当该第一计数值的绝对值大于判断阈值的绝对值时，发出 存在信号，其中该判断阈值的极性与该第一极性值的极性相同，该存在信号 用于表示所述移动对象存在于该检测区域中。
3.根据权利要求2所述的移动对象检测设备，其中该第一波检测部包括第一信号通路，用于向该二进制转换部件提供由 该波接收器产生的电信号；以及第一场效应晶体管，连接在该第一信号通路 与接地点之间并且响应于该第一参考信号导通和断开，该第一场效应晶体管 通过向该电信号增加与预定极性对应的该第一参考信号分量来产生该第一 检测信号；以及该第二波检测部包括第二信号通路，用于向该二进制转换部件提供由 该波接收器产生的电信号；以及第二场效应晶体管，连接在该第二信号通路与接地点之间并且响应该第二参考信号导通和断开，该第二场效应晶体管通过向该电信号增加与预定极性对应的该第二参考信号分量来产生该第二检 、、,niii y士 口
4. 根据权利要求2所述的移动对象检测设备，其中该移动对象检测设备 的电源包括开关稳压器，该稳压器的开关频率等于或大于该第一频率。
5. 根据权利要求2所述的移动对象检测设备，其中该二进制转换部件还包括第三二进制转换器，比较该第一检测信号与第三窗口信号以得到第三二 进制信号，该第三窗口信号被设置在大于第一窗口范围的第三窗口范围，其 中该第一窗口范围由作为第一转换阈值信号的第一窗口信号指定；以及第四二进制转换器，比较该第二检测信号与第四窗口信号以得到第四二 进制信号，该第四窗口信号被设置在大于第二窗口范围的第四窗口范围，其 中该第二窗口范围由作为第二转换阈值信号的第二窗口信号指定，该第二窗 口范围基本上与该第一窗口范围相同，且该第四窗口范围基本上与该第三窗口范围相同；其中该第一判断部被设置用于(1)如果该第一或第二检测信号的电 平分别处于该第三或第四窗口范围内，则不考虑该第一二进制信号和该第二二进制信号而判定所述移动对象未存在于该检测区域中；以及(2)如果该第一和第二检测信号的电平分别处于该第三和第四窗口范围之外，当该第一二进制信号与第二二进制信号之间的相位差大于参考相位时，执行所述(A)、 (B)以及(C)，该参考相位对应于该第一或第二窗口范围与该第三或第四 窗口范围之间的差。
6. 根据权利要求5所述的移动对象检测设备，其中将该第三和第四窗口 范围均设置为该第一和第二窗口范围中每一个的两倍，并且将该参考相位设 置在;r/6至;r/4的范围内。
7. 根据权利要求1所述的移动对象检测设备，其中该判断部件包括 第一判断部，基于该二进制信号判断所述移动对象是否存在于该检测区域中；第一计数器，基于该第一判断部的每一判断结果更新第一计数值，如果 该第一判断部判定所述移动对象存在于该检测区域中，则所述计数器向该第 一计数值增加一常数值，如果该第一判断部判定所述移动对象未存在于该检测区域中，则所述计数器保持该第一计数值不变；第二判断部，当该第一计数值的绝对值大于第一判断阈值的绝对值时，发出存在信号，所述存在信号用于表示所述移动对象存在于该检测区域中； 第二计数器，对于该第一判断部连续判定所述移动对象未存在于该检测区域中的次数进行计数，并且获得与计数后的次数对应的第二计数值；以及 减法器，当该第二计数值的绝对值大于第二判断阈值的绝对值时，减小该第一计数值的绝对值。
8.根据权利要求2所述的移动对象检测设备，其中该判断部件还包括 第二计数器，对于该第一判断部连续判定所述移动对象未存在于该检测区域中的次数进行计数，并且获得与计数后的次数对应的第二计数值；以及 减法器，当该第二计数值的绝对值大于第二判断阈值的绝对值时，减小该第一计数值的绝对值。
全文摘要
一种移动对象检测设备，包括波发射器、波接收器、波检测部件、二进制转换部件以及判断部件。该波发射器发射具有第一频率的能量波至检测区域。当接收到来自该检测区域的入射能量波时，该波接收器产生与该入射能量波对应的电信号。该波检测部件从具有该第一频率的参考信号以及该电信号获取检测信号。该二进制转换部件比较该检测信号与转换阈值信号以得到二进制信号。该判断部件基于该二进制信号判断接近或离开该波接收器的移动对象是否存在于该检测区域中。
文档编号G01S15/00GK101151552SQ20068001079
公开日2008年3月26日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年1月6日
发明者笠野文宏, 藤川英彦, 高木俊昌 申请人:松下电工株式会社