专利名称：对象检测设备及设置有该对象检测设备的照明系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种对象检测设备以及设置有该对象检测设备的照明系统，更具体地涉及一种包括传感器的对象检测设备以及设置有该对象检测设备的照明系统，其中，该传感器检测在检测区域中是否存在检测目标对象并输出传感器信号。
背景技术：
在过去，提出了包括发光装置和对象检测设备的照明系统，其中，该对象检测设备包括传感器(运动传感器)。照明系统通过对象检测设备检测预定检测区域中是否存在检测目标对象(例如，人)，并且在检测到存在检测目标对象的情况下在预定的时间段内启用发光装置。因此，照明系统能够自动地启用或停用发光装置，并能够防止使用者忘记关闭发光装置，从而能够改善方便性和节能。特别地，照明系统一般用在如下场所中，如建筑的楼梯和过道，在这里需要启用发光装置以确保行人的安全并且如果仅在有行人时才启用发光装置则不存在问题。顺便说一下，在此类照明系统中，在过去，主要将PIR(无源红外线)传感器用于对象检测设备。P^传感器是无源传感器，并且，P^传感器感测人在检测区域中的运动所引起的温度变化并输出传感器信号。此传感器比较便宜并且易于使用。然而，如果以上具有传感器的照明系统安装在如工厂中的很高的天花板之类的场所中，则从传感器到检测目标对象的距离增加。因此，难以使用具有比较短的感测距离的卩顶传感器。所以，在这样的场所中使用具有比较长的感测距离的有源传感器。有源传感器本身发射检测波，如电磁波，然后接收检测目标对象所反射的检测波，从而检测在检测区域中是否存在检测目标对象。例如，有源传感器包括毫米波传感器和距离测量传感器，该毫米波传感器发射毫米波作为检测波。毫米波传感器包括多普勒传感器。多普勒传感器向检测区域发射毫米波，然后接收在检测区域中运动的检测目标对象所反射的毫米波，然后输出具有等于发射的毫米波与接收到的毫米波之间的频率差的频率的传感器信号。包括传感器的对象检测设备基于从传感器输出的传感器信号来确定是否有在检测区域中运动的对象，并控制发光装置的发光状态(例如，见日本公开特许公报第2009-168778号)。然而，如果在具有有源传感器的对象检测设备的周围存在产生特定频率的噪声的噪声源，那么噪声会降低对象检测设备的信噪比。因此，存在以下问题，传感器信号淹没在噪声中，对象检测设备不能检测到传感器信号，从而降低了检测的灵敏度。
发明内容
本发明的目的是提供一种对象检测设备以及设置有该对象检测设备的照明系统，该对象检测设备能够降低不断产生的具有特定频率的噪声的影响并且能够改善检测的灵敏度。本发明的对象检测设备包括有源传感器、信号处理器、确定单元、频率分析器和噪声抑制单元。所述有源传感器向预定检测区域发射检测波，并接收检测目标对象所反射的检测波，从而检测在预定检测区域中是否存在检测目标对象，并输出传感器信号。所述信号处理器关于每个预定的频带而输出传感器信号，所述确定单元通过比较所述信号处理器的输出与预定阈值来确定是否存在检测目标对象。所述频率分析器检测传感器信号的每个频率的强度。如果从所述频率分析器的输出中不断地检测到具有大于或等于限定值的强度的特定频率的噪声，则所述噪声抑制单元使得所述确定单元将包括特定频率的噪声的频带无效。在此配置中，如果从所述频率分析器的输出中不断地检测到具有大于或等于限定值的强度的特定频率的噪声，则所述噪声抑制单元使得所述确定单元将包括该特定频率的噪声的频带无效。因此，即使对象检测设备周围存在不断产生具有特定频率的噪声的噪声源，对象检测设备仍然能够使包括该噪声的频带无效，从而能够确定是否存在检测目标对象。因此，对象检测设备能够降低不断产生的具有特定频率的噪声的影响并能够改善检测的灵敏度。在一种实施例中，所述信号处理器包括具有多个放大器的放大电路，所述多个放大器关于多个频带中的每个频带而划分并放大传感器信号以将其输出给所述确定单元。在此配置中，所述多个放大器关于多个频带中的每个频带而划分并放大传感器信号以将其输出给所述确定单元，因此，所述确定单元能够根据同时接收到的传感器信号的多个频带来确定是否存在检测目标对象。在一种实施例中，所述有源传感器是使用无线电波作为检测波的多普勒传感器，所述多普勒传感器被配置成输出如下传感器信号，该传感器信号具有等于向检测区域发射的检测波与在检测区域中运动的检测目标对象所反射的检测波之间的频率差的频率。在此配置中，所述有源传感器是多普勒传感器，因此，对象检测设备能够检测是否有在检测区域中运动的检测目标对象，并且能够从检测目标中排除处于固定位置的静止目标对象。在一种实施例中，如果所述有源传感器检测到存在检测目标对象，则从所述有源传感器输出的传感器信号包括至少依赖于检测目标对象的大小并具有大于或等于预定宽度的宽度的频率。从所述信号处理器输出的频带的带宽被限定成比预定宽度窄。在此配置中，即使噪声源产生叠加至根据存在检测目标对象的检测从所述有源传感器输出的传感器信号的信号分量的、具有特定频率的噪声，并且所述噪声抑制单元使包括噪声的频带无效，所述噪声抑制单元仍然没有使传感器信号的所有信号分量都无效。因此，所述检测单元能够检测是否存在检测目标对象。在一种实施例中，所述确定单元被配置成关于从所述信号处理器输出的频带中的每个频带而限定预定阈值。此外，所述确定单元被配置成根据稳定状态下的周围环境重新限定预定阈值，在该稳定状态下，由所述频率分析器检测到的传感器信号的强度的变化幅度在预定的时间段内处于限定的范围内。在此配置中，如果传感器信号的强度的变化幅度在预定的时间段内保持稳定状态，则所述确定单元根据周围环境重新限定预定阈值。因此，对象检测设备能够根据周围环境以最适合的灵敏度检测是否存在检测目标对象。根据本发明的第二方面，照明系统包括以上提到的对象检测设备和连接至该对象检测设备的发光装置。对象检测设备包括发光控制器，并且如果检测到存在检测目标对象，则所述发光控制器控制所述发光装置的发光状态以启用所述发光装置。在此配置中，照明系统能够降低不断产生的具有特定频率的噪声的影响，并能够改善检测的灵敏度。因此，即使传感器信号淹没在噪声中，照明系统仍然能够检测到检测目标对象的存在并能够启用所述发光装置。
现在，将对本发明的优选实施例进行更详细的描述。参照以下详细描述和附图，本发明的其他特征和优点将变得更好理解，在附图中图1是示出了根据本发明的实施例1的配置的框图；图2是示出了根据本发明的所述实施例1的安装情况的示意图；图3是示出了根据本发明的所述实施例1的感测到检测目标对象的情况的示意图；图4是示出了根据本发明的所述实施例1的频率分析器的输出的曲线图；以及图5是示出了根据本发明的所述实施例1的所述频率分析器的输出的曲线图。
具体实施例方式在以下实施例中，对使用本发明的对象检测设备的照明系统进行描述。(实施例1)如图2所示，本实施例的照明系统包括设置有传感器10的对象检测设备1以及连接至对象检测设备1的发光装置2，该传感器10检测在检测区域Al中是否存在检测目标对象并输出传感器信号。对象检测设备1控制发光装置2的发光状态。对象检测设备1和发光装置2彼此相邻地安装至定位在检测区域Al上方的天花板Cl。这里，对象检测设备1和发光装置2安装至仓库中的具有“hi”= IOm的高度的天花板Cl，对象检测设备1的传感器10具有沿竖直方向向下大约30度的视角“ θ ”。在传感器10下方，检测区域Al被形成为顶部定位在传感器10中的锥形。对象检测设备1的传感器10是有源传感器10。有源传感器10本身向检测区域Al发射检测波如电磁波，并且接收检测目标对象所反射的检测波，从而检测在检测区域Al中是否存在检测目标对象。在本实施例中，使用毫米波传感器(多普勒传感器)作为有源传感器10，毫米波传感器向检测区域Al发射24. 15GHz的毫米波，并且接收在检测区域Al中运动的检测目标对象所反射的毫米波，并且输出具有多普勒频率的传感器信号，其中，该多普勒频率等于发射的毫米波与接收到的毫米波之间的频率差。众所周知，如果反射电磁波(毫米波)的对象正在运动，则反射波的频率由于多普勒效应而移动。因此，传感器10通过使用频率的移动来检测是否有在检测区域Al中运动的对象。如图1所示，对象检测设备1包括放大电路11、确定单元12和发光控制器13还有以上提到的传感器10。放大电路11被配置成关于多个频带中的每个频带划分从传感器10输出的传感器信号，并且被配置成关于多个频带中的每个频带放大传感器信号，确定单元12通过比较放大电路11的输出与预定阈值来确定是否存在检测目标对象，发光控制器13根据确定单元12中的确定结果控制发光装置2的光源3的发光状态。此外，本实施例的对象检测设备1包括频率分析器14和噪声抑制单元22 (噪声确定单元15和切换电路化)。频率分析器14检测从传感器10输出的传感器信号的每个频率的强度，噪声抑制单元22通过使用频率分析器14中的分析结果来降低不断产生的特定频率噪声的影响。这里，使用FFT (快速傅里叶变换)分析器作为频率分析器14，并且FFT分析器每隔0. 2秒进行分析。确定单元12、发光控制器13和噪声抑制单元22被包括在控制块17中，控制块17主要包括微型计算机。放大电路11构成关于每个预定的频带输出传感器信号的信号处理器。然而，不仅放大电路11，FFT分析器和数字滤波器也可以构成信号处理器。放大电路11具有多个放大器18，并且使用运算放大器作为每个放大器18。在每个放大器18中，可以通过对构成放大器18的电路的各个参数进行调节来设置信号的频带，该频带是放大的主体。就是说，每个放大器18也用作允许特定频率的信号通过的带通滤波器。在放大电路11中，多个放大器18并联连接，多个放大器18关于多个频带中的每个频带划分并放大传感器信号。每个放大器18单独输出具有对应频带的经划分并放大的信号。以此方式，放大电路11将很小的传感器信号放大，从而随后的确定单元12能够容易地处理对传感器信号的确定。这里，如图3所示，如果检测目标对象Ml是以小于或等于2[m/s]的速度运动的人，则确定单元12需要接收具有大约0到160[Hz]的频带的传感器信号以对检测目标对象Ml进行检测。就是说，如果“f/表示从传感器10发射的毫米波的频率，“C”表示光速度，“V”表示检测目标对象Ml在地面Fl上的运动速度，“ Φ ”表示检测目标对象Ml的运动方向与连接传感器10和检测目标对象Ml的顶端的直线之间的角度，则检测目标对象Ml在朝向传感器10的方向上的速度分量“V”用“ν = Vcos Φ ”来表示，传感器信号的频率“fd”(多普勒频率)用以下[等式1]来表示。[等式1]
权利要求
1.一种对象检测设备，包括有源传感器，所述有源传感器向预定检测区域发射检测波，并接收检测目标对象所反射的所述检测波，从而检测在所述预定检测区域中是否存在所述检测目标对象，并输出传感器信号；信号处理器，所述信号处理器关于每个预定的频带而输出所述传感器信号；确定单元，所述确定单元通过比较所述信号处理器的输出与预定阈值来确定是否存在所述检测目标对象；频率分析器，所述频率分析器检测所述传感器信号的每个频率的强度；以及噪声抑制单元，如果从所述频率分析器的输出中不断地检测到具有大于或等于限定值的强度的特定频率的噪声，则所述噪声抑制单元使得所述确定单元将包括所述特定频率的噪声的频带无效。
2.根据权利要求1所述的对象检测设备，其中，所述信号处理器包括具有多个放大器的放大电路，所述多个放大器关于多个频带中的每个频带划分并放大所述传感器信号以输出给所述确定单元。
3.根据权利要求1或2所述的对象检测设备，其中，所述有源传感器为使用无线电波作为检测波的多普勒传感器，其中，所述多普勒传感器被配置成输出具有如下频率的所述传感器信号，所述频率等于向所述检测区域发射的所述检测波与在所述检测区域中运动的所述检测目标对象所反射的所述检测波之间的频率差。
4.根据权利要求3所述的对象检测设备，其中，如果所述有源传感器检测到存在所述检测目标对象，则从所述有源传感器输出的所述传感器信号包括至少依赖于所述检测目标对象的大小并具有大于或等于预定宽度的宽度的频率，其中，从所述信号处理器输出的频带的带宽被限定成比所述预定宽度窄。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的对象检测设备，其中，所述确定单元被配置成关于从所述信号处理器输出的频带中的每个频带限定所述预定阈值，其中，所述确定单元被配置成根据稳定状态下的周围环境重新限定所述预定阈值，在所述稳定状态下，由所述频率分析器检测到的所述传感器信号的强度的变化宽度在预定的时间段内处于限定的范围内。
6.一种照明系统，包括根据权利要求1至5中任一项所述的对象检测设备；以及发光装置，所述发光装置连接至所述对象检测设备，其中，所述对象检测设备包括发光控制器，如果检测到存在所述检测目标对象，则所述发光控制器控制所述发光装置的发光状态以启用所述发光装置。
全文摘要
一种对象检测设备，被提供有有源传感器；放大电路，通过放大电路，前述传感器输出的传感器信号被划分为多个频带，并且关于各个频带，传感器信号被放大器放大；以及确定单元，确定单元比较放大器的输出与预定阈值，从而确定是否存在要检测的对象。提供了一种噪声确定单元，其中通过频率分析单元的分析结果来进行使用，频率分析单元检测传感器信号的各个频率的强度，并且其中如果确定具有特定频率的噪声是稳定生成的，则切换电路被控制为使得在确定单元和具有包括前述噪声的通带的放大器之间的开关被关闭。
文档编号G01V3/12GK102597810SQ20108003756
公开日2012年7月18日 申请日期2010年8月9日 优先权日2009年8月26日
发明者五岛成夫, 侧垣玉实, 村上忠 申请人:松下电器产业株式会社