一种分区域微波感应的检测方法及微波感应器与流程

本发明涉及自动检测和控制领域，特别涉及一种分区域微波感应的检测方法及微波感应器。

背景技术：

目前，人体自动感应开关与智能控制器主要是以热释电(PIR)传感器和微波感应器为主：热释电(PIR)传感器主要是通过检测人体的热辐射，人体一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的；热释电(PIR)传感器容易受各种热源、光源干扰，由于是被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收，当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

微波感应器主要是运用微波多普勒效应原理实现，微波辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在面向波源运动时，微波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；在与波源相反方向运动时，波长变得较长，频率变得较低；运动的速度越高，所产生的频差效应越大，多普勒效应造成的发射和接收的频率之差称为多普勒频移；但传统的微波感应器只能检测人的大幅度移动动作，不能可靠的检测到物体的微小动作，更无法分区域分角度感应检测到物体微弱移动信号，同时提供实现控制区全区域的人体活动场景的精准判断；分角度，分区域感应探测装置就可实现这种需求，大大提升节能控制类产品的智能程度。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明目的在于如何有效可靠的检测不同区域的人体微小动作，进而实现自动控制的应用扩展。

为了解决以上问题，本发明提出了一种分区域微波感应的检测方法，其特征在于通过将控制空间水平方向按360度划分为3到24个等角度的窄角控制区，每个窄角控制区分别设置一个窄角度感应器只可检测到本窄角控制区的物体移动信号，根据所有窄角控制区检测到的物体移动信号计算并判断出该控制空间内物体的活动状态。

所述的分区域微波感应的检测方法，其特征在于根据持续一段时间内各个窄角度感应器的数据变化获得本控制空间的当前状态，具体为：微动场景、移动场景和群体活动场景；当检测到一段时间内仅仅是固定的某个或某几个窄角控制区存在物体移动信号，则判定为微动场景；当检测到一段时间内不同窄角控制区内存在物体移动信号的有无交替变化的，则判定为移动场景；当检测到一段时间内在3个以上窄角控制区同一时间都存在物体移动信号，则判定为群体活动场景。

一种微波感应器，其特征在于包括3到24个窄角度感应器、与窄角度感应器相匹配的微动信号放大模块和中央处理器，所述窄角度感应器按水平方向等角度均匀设置，所述微动信号放大模块取消大幅度信号为所有陷波电路；所述窄角传感器产生与该窄角度感应器的检测区域相匹配的小角度窄波束，实现对该检测区域的扫描；所有微动信号放大模块处理过的信号都输入中央处理器，中央处理器根据所有微动信号放大模块输入的信号计算并判断出该控制空间内物体的活动状态。

所述的微波感应器，其特征在于所述的窄角度感应器包括微波天线、天线反射面和天线板，天线电路设置在天线板的一面的中央部位，设有屏蔽罩，天线电路整体包在屏蔽罩内；微波天线和天线反射面设置在天线板的另一面，天线板整体为细长形长方形面，长方形面的长与宽的比例与所要探测的角度大小相匹配；微波天线为细长形矩形天线，天线反射面将微波天线包围在中间，微波天线与天线反射面的矩形长边方向一致。

所述的微波感应器，其特征在于所述的天线板的以微波天线为界分为上反射面和下反射面，上反射面和下反射面长度都设置为微波波长λ的0.3～1.5倍；上反射面和下反射面围绕着微波天线的反射线的宽度为2～4mm。

所述的微波感应器，其特征在于所述的微波天线为矩形天线，尺寸为长19MM*宽13.5MM*厚0.8MM。

所述的微波感应器，其特征在于中央处理器中包括微动信号处理模块、角度处理模块和执行信号产生模块，所述微动信号处理模块接收微动信号放大模块输入的微动信号，所述微动信号处理模块中设有软件滤波模块和微动判断阀值调整模块，所述微动判断阀值调整模块分别为每个窄角控制区分别设置一个判断阀值，所述判断阀值可通过设置界面进行分别调整。

所述的微波感应器，其特征在于所述执行信号产生模块的输出控制信号，包括高低电平、数字信号、PWM信号或1-10V调光信号。

本发明通过打破常规思维，通过分区域感应检测来实现对物体微弱移动信号的检测，同时提供实现了控制区域的人体活动场景的精准判断，检测可靠性和准确性好，可广泛应用于会议室、展厅、教室、酒店等电子设备自动控制的应用场景，市场应用前景巨大。

附图说明

图1是微波感应器的系统框图；

图2是微波感应器的组成爆炸图；

图3是窄角度感应模块的组成正面示意图；

图4是窄角度感应模块的组成反面示意图；

图5是8个方向的辐射示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是微波感应器的系统框图，微波感应器包括电源供电模块1、多个窄角度感应模块2、多个微动信号放大模块3、设置界面8、执行电路模块5和中央处理器4，中央处理器4包括微动信号处理模块、角度信号识别模块和执行信号产生模块，微动信号处理模块中设有软件滤波模块和微动判断阀值调整模块，微动判断阀值调整模块分别为每个窄角控制区分别设置一个判断阀值，所述判断阀值可通过设置界面进行分别调整。执行信号产生模块的输出控制信号，包括高低电平、PWM信号或1-10V调光信号，通过执行电路模块输出控制外围设备。

图2是微波感应器的组成爆炸图，包括安装有8个窄角度感应模块的安装座14和主控板20和底座21；输入接线端子10，经电源供电模块11将输入的交流高压转换成5V直流为各个单元模块提供工作电源，8个方向的窄角度感应模块分别产生窄波束对所检测的区域进行扫描，图5是8个方向的辐射示意图；当有人进入所辐射的区域内，将被所对应的窄角度感应模块探测到，并且将信号传送给微动信号放大模块13进行放大，因为其检测的是微小动作信号，所以取消所有陷波电路，使其动态响应为最佳；当其中一个角度检测到信号，经放大后的信号被传送到中央处理器15，中央处理器15所检测到的信号先进行微动信号处理，一组输出高电平控制继电器吸合来开启空调端口16、另一组输出高电平控制继电器吸合来开启照明及抽风端口17、再一组输出1-10V调光信号来控制1-10V端口18使其处于20％的半亮状态、最后一组输出数字PWM信号给端口19，来设定抽风为低速运行；当其中两个角度检测到信号，经放大后的信号被传送到中央处理器15，中央处理器15所检测到的信号先进行微动信号处理，一组输出继续为高电平端口16保持开启状态、另一组输出继续为高电平保持照明及抽风端口17开启状态、再一组输出1-10V调光信号来控制1-10V端口18使其处于30％的亮度状态、最后一组输出数字PWM信号给端口19，来设定抽风为低速运行；依此类推，当每增加一个角度检测到信号，16，17端口状态不变，端口18每增加一个角度亮度增加10％，当有4个角度检测到信号，端口19设定抽风为中速运行，八个角度全部检测到信号时16，17端口状态不变，端口18为100％亮度状态，端口19设定抽风为高速运行状态；当人全部离开时，延时30秒(可设定)灯处于20％状态，抽风为低速运行，并关闭空调，进入守候延时，3分钟(可设定)后，灯、抽风都关闭；主控板20上还设有拨码开关12，用于调整工作模式和参数选择。

图3是窄角度感应模块的组成正面示意图；图4是窄角度感应模块的组成反面示意图；本实施例采用5.8G微波作为探测微波，5.8G微波的波长λ约等于51.7MM，根据经验当天线的反射面设计为1倍波长时，辐射强度最大。窄角度感应器包括微波天线9、天线反射面和天线板27，天线板27上设有天线电路，所述天线电路包括混频检波电路，内部振荡电路和输出阻抗匹配电路；天线电路设置在天线板的一面的中央部位，设有屏蔽罩25，天线电路整体包在屏蔽罩内；微波天线和天线反射面设置在天线板的另一面，天线板整体为细长形长方形面，长方形面的长与宽的比例与所要探测的角度大小相匹配；微波天线为细长行矩形天线，天线反射面将微波天线9包围在中间，微波天线与天线反射面的矩形长边方向一致。天线板的以微波天线为界分为上反射面28和下反射面29，上反射面28和下反射面29长度都设置为微波波长λ的0.3～1.5倍；上反射面28和下反射面29围绕着微波天线反射线的30的宽度为2～4mm。上反射面28和下反射面29的长度最佳设计为51.7MM，考虑到成本与体积设计为26MM左右；天线9也采用与反射面向一致的矩形天线，尺寸为长19MM*宽13.5MM*厚0.8MM，整体PCB采用RO4350B/RO4003C板材来降低介质损耗，确保生产的一致性；屏蔽罩25，主要是屏蔽干扰信号与防潮；天线板27上设有连接端子26，通过连接端子26与中央处理器相连接。

图5是8个方向的辐射示意图，本实施例一共设置了8个窄角度感应模块，将控制空间水平方向按360度划分为8等角度的窄角控制区，360度空间任意一个窄角控制区存在人体活动，则该窄角控制区也只有该窄角控制区的窄角度感应模块可以检测到存在人体活动信号，并将该信号输入到主控板。

为了进一步提升系统的稳定性，可在主控板中增设移动感应模式和微动感应模式，任意一个窄角度感应模块输入的信号必须先检测到大的人体移动信号后，才将模式切换到微动感应模式，对微小动作进行识别；否则将模式保持在移动感应模式，对微小动作不做识别。

以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。