专利名称：存在检测的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用用于发射和接收微波辐射的装置在预定
的才企测体积内进行存在才企测的方法，该方法包括周期性地启动樣i 波发射器；通过微波接收器来检测在检测体积内的微波辐射；以及 基于由微波接收器接收的微波辐射来确定在检测体积内是否存在 活动的人或动物。
本发明还涉及一种在包括用于发射和接收微波辐射的装置的 预定的检测体积内进行存在控制的系统，该系统包括用于周期性 地启动微波发射器的装置；微波接收器，用于检测在检测体积内的 微波辐射，微波接收器被配置为基于所接收的微波辐射来确定在检 测体积内是否存在活动的人或动物。
背景技术：
用于在预定区域或空间中对人和动物的存在进4亍检测的系统 是众所周知的并且被广发使用，例如，作为入侵检测系统。例如， 对于车辆，现在通常4吏用入4曼4企测器，以在车辆的客厢内才全测到人 或动物的存在的情况下，提供^^警。如此，可以预期能够降低车辆 净皮盗的风险。
车辆内的存在检测系统包括基于微波技术的组合无线电发射 器和接收器，这意味着，无线电发射器被配置为将微波辐射发射到 与车辆的客厢相对应的特定空间中。此夕卜，接收器被配置为检测由于在空间中人或动物的存在而反射的任何微波辐射。为了实现此目
的，以前已知的是使用所谓Doppler (多普勒)运动传感器类型的 基于微波的检测单元。这样的单元基于Doppler频移现象来检测人 和动物在空间中的运动。
关于现有技术，可以注意到，专利文献US 6426716教导了基 于微波收发器设备的运动传感器。此外，专利文献EP 213558教导 了一种基于微波技术的入侵检测设备，其中，用于产生微波辐射的 振荡器也被用作检测器。
在入侵检测领域中，尤其是在车辆入侵检测器中，存在以下问 题，即，仅会在对应于距离检测器精确距离的非常精确限定的空间 中检测到入侵。这意味着，所使用的组件，尤其是用于微波接收器 和发射器的组件，必须非常精确并且具有高质量，这样才能在车辆 内以准确方式来限定才全测范围。否则，4夺存在例如人或动物只是通 过检测范围的外部而发出错误报警的风险。当然，这样的错误报警 报是不期望的。
根据现有技术，很难提供具有用于这种检测范围的精确限定的 边界的入侵检测系统。这意味着，可能会出现不期望的不利的错误 报警。为此，需要被配置为精确调节入侵检测器周围的检测边界的 改进系统，这意味着，在仍然使用较低成本的组件和电路解决方案 的同时，能够最小化或优选地消除错误报警。
发明内容
因此，本发明的一个目标是4是供一种入^f旻检测的系统和方法， 其可以克服上述缺陷，尤其能够获得节省成本并且简单的系统和方 法，但是通常没有任何错误报警的风险。这个目标是通过上面所述类型的方法来实现的，该方法包括 通过具有预定的第一脉沖长度的一序列的第一脉沖来周期性地启 动微波发射器；通过具有预定的第二脉冲长度的一序列的第二脉沖 来周期性地启动微波接收器；通过振荡器来产生时钟脉冲序列；以 及将时钟脉沖提供给被配置为用于产生第一脉冲和第二脉冲的时 钟电路，第一脉冲和第二脉冲长度中的每一个都与时钟脉沖的预定 编号相关。
该目标还通过前面所述类型的系统实现，该系统包括时钟电 路，被配置为通过具有预定的第一脉冲长度的第一脉冲序列来周期 性地启动樣i波发射器，以及通过具有预定的第二脉冲长度的第二乐:K 冲序列来周期性地启动微波接收器；振荡器，用于产生将提供给时 钟电路的时钟脉沖序列；其中，时钟电路被配置为以使第一脉冲长 度和第二脉冲长度中的每 一 个都与时钟脉沖的预定编号相关的方
式生成第 一脉冲和第二脉冲。
通过本发明，获得了一些优点。首先，应该注意到，本发明提 供了在传感器周围具有清晰限定的检测体积的边界的入侵检测器。 通过上述的数字时钟电路可以精确控制检测范围的边界，上述的数 字时钟电路被配置为产生输出脉冲，以分别控制微波发射器和接收 器。以此方式，可以避免在4企测范围外的检测。这彻底降低了4企测 边界外部的通常会导致错误报警的运动或不运动对象的影响。
本发明适于与基于对所发射的纟效波辐射有Doppler效应的入4曼 检测器类型一起使用。
附图i兌明
以下将参考优选的示例性实施例和附图更加详细地描述本发 明，其中
图1是配置有才艮据本发明的装置的车辆的示意图2是示出了根据本发明实施例的装置的设计的示意框图；以
及
图3是示出了用以示出本发明的原理的计时脉冲序列的示意图。
具体实施例方式
参考图1，示出了配置有根据本发明原理的用于存在检测的系 统的车辆1的一部分的简单示意图。更精确地，图l示出了传统客 车l的中间截面。如示意方式所示，客车li殳置有用于存在检测的 发射器和接收器单元2，其优选地被放置在汽车1的客厢3的中部。 更精确地，发射器和接收器单元2适当位于车辆的两个前座(未示 出)之间，例如，在安装到客车1的地面上的控制台中。
如以下更加详细的描述，发射器和接收器单元2包括被配置为 用于将微波辐射发射到客厢3中的微波发射器。如以图1中的示意 方式所示，樣t波辐射发射到预定的存在^r测体积4中，例如，具有 大小并被配置为对应于客车1的客厢的预定部分的球形的"气泡 (bubble)",在该预定部分中，将检测活动的人(或动物)的存在。 在图l中，通过参考标号5以简化方式示出了这样的人。为了实现 这才羊4企测，以将参考图2和3详细描述的方式来配置发射器和4妻收 器单元2。
图2是包括微波发射器6和相关的发射器天线7的发射器和接 收器单元2的示意图。单元2还包括纟鼓波接收器8和相关的接收器 天线9。微波发射器6被配置为向发射器天线7馈送，以发出通常在樣吏 波范围内的辐射。用于在给定区域或范围内进行存在检测的微波发 射器和接收器的操作是已知的，并且鉴于此，此处对此不详细描述。 适合于本发明的先前使用的基于微波的检测单元是基于所谓 Dopplar (多普勒)运动传感器类型的。
按照以下将更详细描述的方式，微波发射器6被配置为脉沖 地启动-关闭，以产生将被发射至检测体积4中的具有微波能量 的短脉冲组。樣t波接收器8也^皮脉冲地启动-关闭以接收从诸如 图1中所示的人5的入侵目标反射的微波辐射。这意味着，微波 发射器6在一定时间段内处于有效、发射状态以及微波接收器8 在适用于相对于微波发射器6的有效状态的适合方式的一定时间 段内处于操作的有效接收状态。
开始参考图2，以下将详细描述本发明。发射器和接收器单 元2包括第一脉沖生成器，〗氐频脉冲重复生成器10，适当地;故配 置为用于振荡并产生被提供给(以启动)第二脉冲生成器11的脉 冲序列，更^青确地^兌为高频力永冲生成器。以此方式，第二>9永沖生 成器ll可以以由第一脉沖生成器IO控制的周期方式来启动。
第二脉沖生成器11适当地被配置为在微波范围内操作。这意 味着，其频率可以从微波振荡器得到。然而，本发明并不限于这样 的频率范围，而且可以用在另一个频率范围内才喿作的第二乐;K沖生成 器11来实5见。
此外，适当地通过高频脉沖，第二振荡器11的输出连接至通 过第二振荡器11计时的数字时钟电路12。数字时钟电路12可以基 于数字电路，诸如触发电路、模计数器/分配器、分频器、移位寄存 器或其他合适的计时数字电路(或这些电路的任意组合)。根据本 实施例，第二振荡器11限定了用于控制数字计时电路12的操作的时基(time base )。更精确地，数字计时电路12被控制以产生如图 2中示意性所示的第一输出脉冲信号a序列和第二输出脉冲信号b 序列。第一输出脉冲信号a被提供给微波发射器6并构成用于微波 发射器6的"发送使能"脉冲。此外，第二输出脉冲信号b被提供 给微波接收器8并构成用于微波接收器8的"接收使能"脉冲。
由于第二振荡器ll是高频振荡器，所以可以预期其消耗较多 的电能。还可以假定数字计时电路12消耗较多的电能。鉴于此， 第二振荡器ll和数字计时电路12被所述的第一脉冲生成器10启 动和禁用。以此方式，由于第二振荡器11的启动占空比通常可以 是百分之一的一小部分，所以实现了平均功耗的降低。
数字计时电路12的目的在于产生具有预定并精确的长度的脉 沖(即，第一输出脉冲和第二输出脉沖(a、 b)。这是通过脉沖的 长度和来自数字计时电路12的时钟脉沖的相应数量之间的相关性 来实现的。在4壬4可时刻，都可以通过用于为不同检测范围配置凄史字 计时电路12的微控制器13来可选地控制这个相关性。所以，如图 2所示，微控制器13的输出连接至数字计时电路12。根据使用本 发明的实际车辆，这个连4妄构成了以下的配置豸命入，通过该配置车lr 入，微控制器13被用于使数字计时电路12的操作适应于不同的检 测范围，即，才企测范围4的不同尺寸。
因此，通过由樣"空制器13和凄t字计时电路12之间的连4妻构成 的配置输入端，来自数字计时电路12的每个输出脉冲信号a、 b可 通过微控制器13来单独配置。每一个输出脉沖a、 b的长度可被配 置为固定值或可变值。这意味着，根据使用入侵检测器的车辆类型， 可以用4是供纟会凄t字计时电路12的多个时4中力永沖的形式来选择每一 个输出月永冲a、 b的长度，并且在一种车辆类型中，可以随时改变 每一个输出脉冲a、 b的长度以实现不同级别的检测。这实现了适 合于不同尺寸的车辆的 一 般的可配置的入4曼;险测器。此外，应当注意，对于车俞出乐:K沖a、 b,第一输出乐K沖a(或更 确切地，第一输出脉冲信号a中的每一个)在微波发射器6被启动 并且微波辐射发射到检测体积4中的第一时间段是有效的。在启动 微波发射器6之后的某个时间，可以预期被人5反射的任何微波辐 射将到达接收器天线7。才艮据所示的实施例，第二输出脉冲b (或 者更精确地，第二输出脉沖信号b中的每一个)将适时产生，以使 这种被反射的辐射可以被接收器微波天线9和微波接收器8检测 到，即，使微波接收器8在预期这种被反射的辐射到达接收器天线 9的时间间隔内被启动。以此方式，将能够;险测在4企测体积4中的 任何出现的存在。通常，与微波发射器6的启动相比，微波接收器 8的启动会略孩t延迟地发生。
图3示出了才艮据图1和图2所示的实施例的本发明的实施方式 的脉冲时序图的实例。通过参考标号14表示的第一力永沖对应于/人 第一脉沖生成器IO输出的脉沖(比较图2)。在预定时间段t期间， 所示的脉沖14具有有效状态，即"启动状态"。
由于来自第一脉冲生成器10的输出脉沖14有效，来自第二脉 冲生成器11的输出的时钟脉冲序列15^f皮产生并^皮提供给数字计时 电路12。该脉沖序列15将在数字计时电路3的输出端产生多个连 续状态16。在图3中，这些状态16的前9个^ 皮编号(1、 2、 3......等)。
如上所述，需要在一定时期段内启动微波发射器6并且在另一 个时期段内启动微波接收器8。此外，微波接收器8适合于稍微晚 于微波发射器6启动，从而使得被反射的微波辐射能够在被发射到 检测体积4中之后到达微波接收器8。所以，来自数字计时电路12 的第一^T出^K沖a与凄t字计时电路12的状态编号3至7有关，并 且第二输出脉沖b与数字计时电路12的状态编号14至18有关。处所述并且图3所示的实施例仅是一个实例。在任意情况下，在微 波发射器6有效期间产生发射使能脉沖17。发射使能脉冲17具有 预定时长tT,该时长为状态3至7期间经过的时间。同样，在^f效波 接收器8有效期间产生接收使能脉冲18。接收使能脉冲18具有预 定时长h,该时长为状态14至18期间经过的时间。可选地， >脉沖 发射使能脉冲17和接收使能脉冲18可以交迭，即，意味着，接收 使能脉冲18可以在发射使能脉冲17进入其无效状态之前进入有效 状态。
在输出力永冲a、 b有效的特定状态16由纟鼓控制器13确定并控 制，如上所述，微控制器经由配置输入端连接至数字计时电路12。 第一输出脉冲a的启动和第二输出脉冲b的启动之间的长度适当地 对应于所发出的微波辐射到达检测范围4的外边缘或周界以及如果 被反射，回到微波接收器8的时隙。
当微波接收器8有效时，微波辐射被所述接收器8接收到。接 收器8连接至检测电路(未示出)，该检测电路被配置为用于确定 是否检测到存在物。如上所述，以前同样已知这种4企测，并且这种 ^r测可以是^皮配置为基于所接收的;f效波辐射来确定在^r测体积4中 是否有任何存在物的Doppler频移类型的。
第二振荡器11的物理长度可以通过其等效频率来确定。如果 第二振荡器11是例如以6 GHz、波长为50毫米运4亍的樣走波振荡器。 可以在任4可沿上、正或负地对凄t字计时电路12进4亍计时。因此， 由于第二振荡器11对数字计时电路12进行计数，并且如果占空比 为50%,那么这意p未着，范围控制系统可通过一半波长(即，25 毫米)的物理分辨率来配置。这意味着，参看图1，在入侵检测器 周围的4企测体积4的半径可以以25毫米为步长来进4亍配置。此外，发射器开启间隔的持续时间确定了离检测器多远是可以 进行检测的。与发射器开启时间间隔有关的接收器开启时间间隔的 持续时间和位置还确定最近的4企测时间间隔。精确设置发射器和接 收器开启-关闭信号的可能性能够非常精确地控制远近检测边界，
即，4企测体积4的半径。
具有其部件第一脉冲生成器10、第二脉沖生成器11和数字计 时电路12的整个发射器和接收器单元2可以由功能可编程门阵列 (FPGA )、专用集成电路(ASIC )或通过其他类型的模拟和数字电 路高度集成的混合技术来实现。同样，微控制器13可以是单独的 组件或者是以相同4支术集成的。同样，第一脉冲生成器10可以包 括在微控制器13内。这就能够实现具有在印刷电路板(PCB)上的 相对4交少的组件的物理上4艮小的入侵4全测器。
本发明使通过频率生成器或振荡器计时的数字电路的使用可 行。输出脉沖长度以及进而检测范围的精确度与频率精确度成正 比。由于这是数字电路的特性，所以这个关系是恒定的，并且在组 件的寿命期间不会劣化。因此，系统中唯一的变量是振荡器频率。 如果该频率随时间保持精确，这在本发明的环境下是可行的，则系 统将在组件的寿命期间具有精确的检测范围。这是本发明的重要优 点。没有该发明，将必需通过使用精确的模拟组件、标准化工艺、 或反馈控制系统才能获得良好的精确性，而这会增加成本。
本发明并不限于上述实施例，并且可以在不脱离以下4又利要求 的范围进行修改。例如，本发明可以用于各种类型的车辆中，例如， 承载卡车、公共汽车、轮船或其他类型的车辆和船。
本发明可以用于对于车辆(诸如汽车和卡车或通常任〗可类型的 限定空间或区域，即，4全测范围)的入4曼才企测。同样，本发明可以 用于室内和室外报警、工业机器人控制、家庭自动化控制、用于当某个人进入房间时开灯的检测装置、自动开门器以及需要可靠和节 约成本地;险测人或动物在检测范围内的存在的其他应用。
原则上，可以使用一个以上的数字时钟电路。例如，可以使用 用于微波发射器6和孩"皮接收器8的单独的数字时钟电路。以该方 式，樣i波发射器6和孩"皮*接收器8 4皮此单独地控制。
权利要求
1. 一种使用用于发射和接收微波辐射的装置(2)在预定的检测体积(4)内进行存在检测的方法，所述方法包括周期性地启动微波发射器(6)；通过微波接收器(8)来检测在所述检测体积(4)内的微波辐射；以及基于由所述微波接收器(8)接收的所述微波辐射来确定在所述检测体积(4)内是否存在活动的人(5)或动物；其特征在于，所述方法还包括通过具有预定的第一脉冲长度(tT)的一序列第一脉冲(17)来周期性地启动所述微波发射器(6)；通过具有预定的第二脉冲长度(tR)的一序列第二脉冲(18)来周期性地启动所述微波接收器(8)；通过振荡器(11)来生成一序列时钟脉冲(15)；以及将所述时钟脉冲(15)提供给被配置为生成所述第一脉冲(17)和所述第二脉冲(18)的时钟电路(12)，所述第一脉冲长度和所述第二脉冲长度(tT；tR)中的每一个都与所述时钟脉冲(15)的预定编号(16)相关。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一脉冲(17) 构成用于所述微波发射器(6)的发送使能信号，以及所述第 二脉冲(18 )构成用于所述微波接收器(8 )的接收使能信号。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在每个所述发送使 能信号之后稍微延迟地生成每个接收使能信号。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包括 通过微控制器(13)来控制所述数字时钟电路(12)，以确定 在提供给所述数字时钟电路(3)的时钟脉沖的数量与所述第 一脉冲长度和第二脉冲长度(tT; tR)之间的关系。
5. —种用于在包括用于发射和接收微波辐射的装置(2)的预定 的才企测体积(4)内进4亍存在才佥测的系统，所述系统包括用于周期性地启动微波发射器(6)的装置(10、 11、 12);微波接收器(6 ),用于检测在所述检测体积(4 )内的微 波辐射，所述微波接收器(6)被配置为基于所接收的所述微 波辐射来确定在所述检测体积(4)中是否存在活动的人(5) 或动物；其特征在于，包括时钟电路(12)，被配置为通过具有预定的第一脉冲长度 (tT)的一序列第一脉冲(17)来周期性地启动所述^f鼓波发射 器(6)，以及通过具有预定的第二脉冲长度(tR)的一序列第 二脉冲(18)来周期性地启动所述微波接收器(8);振荡器(11),用于生成将提供给所述时钟电路(12)的 一序列时钟月永冲(15);其中所述时钟电3各(12) 一皮配置为以所述第一脉沖长度和第 二脉沖长度(tT; tR)中的每一个都与所述时钟脉冲(15)的 预定编号(16)相关的方式生成所述第一力永沖(17)和所述第 二脉沖(18)。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，包括微控制器(13 )，被配置为用于通过确定在提供给所述数字时钟电路(3 ) 的时钟脉冲的数量与所述第一脉冲长度和第二脉冲长度(tT; tR)之间的关系来控制所述数字时钟电路(12)。
7. 根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，用于周期性地 启动所述微波发射器(6)的装置(10、 11、 12)包括第一 脉冲生成器(IO)，被配置为振荡并产生一序列脉沖，所述一 序列脉沖启动用于生成至所述时钟电i 各(12)的一序列时钟脉 沖(15)的所述振荡器(11)。
全文摘要
本发明涉及使用发射和接收微波辐射的装置在预定检测体积内进行存在检测的方法，包括周期性地启动微波发射器；通过微波接收器来检测检测体积内的微波辐射；基于由微波接收器接收的微波辐射来确定检测体积内是否存在活动的人或动物。本发明包括通过具有预定的第一脉冲长度(t<sub>T</sub>)的一序列第一脉冲来周期性地启动微波发射器；通过具有预定第二脉冲长度(t<sub>R</sub>)的一序列第二脉冲来周期性地启动微波接收器；通过振荡器生成一序列时钟脉冲；将时钟脉冲提供给被配置为生成第一脉冲和第二脉冲的时钟电路，第一和第二脉冲长度(t<sub>T</sub>；t<sub>R</sub>)中的每个均与时钟脉冲的预定编号相关。本发明还涉及存在检测的系统。
文档编号G01S13/56GK101414004SQ20081013200
公开日2009年4月22日 申请日期2008年7月16日 优先权日2007年10月19日
发明者安德斯·安东松 申请人:福特全球技术公司