一种近场运动感应检测方法、装置、系统及存储介质与流程

1.本技术涉及传感技术领域，具体涉及一种近场运动感应检测方法、装置、系统及存储介质。


背景技术：

2.非调制连续波雷达传感器发射固定频率的高频电磁信号，同时接收回波信号，将本振信号与回波信号混频后得到中频信号，该中频信号的频率即为多普勒频率，中频信号频率对应雷达感应区域内的物体移动速度。
3.当非调制连续波微波雷达在同一雷达信号覆盖范围内工作时，如果存在多个物体运动，其中频信号上将会呈现出多个频率分量叠加的情况。当所需的感应距离远小于雷达信号的实际覆盖范围时，在雷达信号覆盖范围内(但在所需感应距离外)的其他运动物体运动所产生的频率分量，都将成为干扰信号，这将给中频信号的处理带来巨大挑战，由此如何减少信号干扰从而有效保障近场运动感应检测准确度，是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供一种近场运动感应检测方法、装置、系统及存储介质，减少了信号干扰，实现了利用非调制连续波雷达信号有效提高近场运动感应检测的方案，并具有较高的近场运动感应检测准确度。
5.一方面，本技术实施例提供了一种近场运动感应检测方法，包括：
6.获取非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，所述中频信号包括所述非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内运动信息；
7.对所述中频信号进行信号处理，得到近场运动信号；
8.判断所述近场运动信号是否满足信号特征条件，将满足所述信号特征条件的目标近场运动信号，确定为有效近场运动信号并输出感应检测结果。
9.在一些实施例中，所述获取非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，包括：
10.采集预设距离范围内手扫运动对应的中频信号，所述预设距离范围包括手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离范围。
11.在一些实施例中，所述手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离范围为8cm-35cm，和/或，所述非调制连续波微波雷达信号覆盖范围的频段包括5.8ghz、10.525ghz、24ghz。
12.在一些实施例中，所述对所述中频信号进行信号处理，得到近场运动信号，包括：
13.对所述中频信号进行数字滤波处理，滤除背景噪声、远距离运动信号和/或工频干扰，获取初步处理信号；
14.对所述初步处理信号进行包络提取，从背景信号中区分并确定所述近场运动信号。
15.在一些实施例中，所述数字滤波处理包括滤波处理、陷波处理和/或均衡处理。
16.在一些实施例中，判断所述近场运动信号是否满足信号特征条件，将满足所述信号特征条件的目标近场运动信号，确定为有效近场运动信号并输出感应检测结果，包括：
17.判断当前近场运动信号的中频波形特征是否在预设信号特征范围内，若是，则将当前近场运动信号确定为有效近场运动信号并输出感应检测结果；其中，所述信号特征条件包括预设信号特征范围内的至少一个信号特征参数，所述预设信号特征范围是根据预期检测目的采集的样本数据，通过统计分析或模型训练得到的。
18.在一些实施例中，所述至少一个信号特征参数包括起始阈值、结束阈值、持续时间、平均阈值、最大阈值、波形频率和/或频谱能量。
19.另一方面，本技术实施例还提供了一种近场运动感应检测装置，包括：
20.信号获取单元，获取非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，所述中频信号包括所述非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内运动信息；
21.信号处理单元，对所述中频信号进行信号处理，得到近场运动信号；
22.检测结果获取单元，判断所述近场运动信号是否满足信号特征条件，将满足所述信号特征条件的目标近场运动信号，确定为有效近场运动信号并输出感应检测结果。
23.又一方面，本技术实施例还提供了一种近场运动感应检测系统，包括雷达装置和处理器，所述处理器在执行所存储的计算机程序时实现上述任一方案所述的近场运动感应检测方法的步骤。
24.又一方面，本技术实施例还提供了一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述任一方案所述的近场运动感应检测方法的步骤。
25.与现有技术相比，本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
26.1、通过对非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，进行信号处理获取近场运动信号，减少了除所需近场运动信号之外的其他干扰信号，从而更有效地确定所需近场运动信号，提高了近场运动感应检测的准确度和灵敏度；
27.2、并且，结合信号特征条件进一步判断，确定符合预期感应检测标准的目标近场运动信号，使得能够更精准地确定有效近场运动信号并输出感应检测结果，整体上提高近场运动感应检测的效率；
28.3、再者，结合微波雷达传感技术实体接触被探测目标，具有不受温度干扰、不受光线影响、感应灵敏且无隐私顾虑等优势，通过此种近场运动感应检测方式，能够更有效地进行无接触开关触发操作，实现了用户在多个应用场景更安全、卫生、便捷的操作体验，例如，可广泛应用于厨房、浴室等特殊场合用电设备(如油烟机、镜前灯等)的无接触开关操作，同时又不受雷达信号覆盖范围内的人体移动或物体运动的干扰，较大程度提升用户体验。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
30.图1是本技术实施例提供的近场运动感应检测方法流程示意图；
31.图2a是本技术实施例进行非调制连续波微波雷达信号采集的示例性演示图；
32.图2b是本技术实施例进行非调制连续波微波雷达信号采集的示例性演示图；
33.图3是本技术实施例进行信号处理后的运动信号波形示意图；
34.图4是本技术实施例进行近场运动信号检测的示例性演示图；
35.图5是本技术实施例提供的近场运动感应检测装置的结构组成示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
37.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
38.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
39.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
40.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。
41.在实现本技术方案过程中发现，传统非调制连续波微波雷达的雷达信号发射功率及接收灵敏度，通常是固定不可调节的，或只有有限的挡位可选。当需要将传统非调制连续波微波雷达用于近场感应应用时，所需的感应距离通常都会小于雷达信号的实际覆盖范围。并且，考虑到非调制连续波雷达成本低，可以隐秘安装，且不受温度、气流、尘埃及烟雾等影响，具有反应速度快、灵敏度高及寿命长等优点，本技术利用非调制连续波微波雷达的诸多优势，先通过信号处理过滤干扰信号，然后进一步结合信号特征条件的特定感应检测算法，实现了更精准有效近场运动信号并输出感应检测结果的方案，从而更有效地进行无接触开关触发操作，实现了用户在厨房等多应用场景更安全、卫生、便捷的操作体验。
42.以下结合附图，说明本技术各实施例提供的技术方案。
43.图1是本技术实施例提供的近场运动感应检测方法流程示意图。
44.如图1所示，该实施例提供的近场运动感应检测方法100，可以包括步骤110、步骤
120及步骤130，下面将分别以示例方式说明各步骤。在一些实施例中，近场运动感应检测方法100可以由近场运动感应检测装置200执行。
45.步骤110，获取非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，中频信号包括非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内运动信息。在一些实施例中，步骤110可以由近场运动感应检测装置200的信号获取单元210执行。
46.在一些实施例中，可以通过非调制连续波微波雷达装置，向其非调制连续波微波雷达信号覆盖范围的区域发射探测信号，该探测信号为连续波微波信号；接收由非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的运动物体反射回来的反馈信号，并由发射探测信号及反馈信号得到中频信号。
47.在一些实施例中，可以通过模拟数字转换器(adc，analog-to-digital converter)采集非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号。在一些实施例中，可以在雷达传感芯片(如at5820芯片等)中通过内置的adc采集非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，并通过直接存储器访问(dma，direct memory access)传输将数据保存在指定缓存中。
48.在一些实施例中，非调制连续波微波雷达信号覆盖范围的频段可以包括5.8ghz、10.525ghz、24ghz。需要注意的是，在不脱离本技术实施例发明构思的情况下，还可以选取其他任何可能的频段范围，本技术实施例不对此特别限定。在一些实施例中，非调制连续波微波雷达信号的收发信号通道可以是一个或多个，即对于雷达收发通道数目不作特别限定，既可以是一发一收方式，也可以是多发多收方式。
49.在一些实施例中，获取非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号时，可以采集预设距离范围内物体运动对应的中频信号。在一些实施例中，物体运动可以包括手扫运动，因此，在获取非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号时，可以采集预设距离范围内手扫运动对应的中频信号。在一些实施例中，预设距离范围可以根据预期感应目标进行相应设定。例如，当采集特定频段的非调制连续波微波感应雷达探测手扫感应开关的手扫近场运动信号时，可以根据手扫感应开关的有效操作距离设定上述预设距离范围。
50.在一些实施例中，预设距离范围可以包括手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离范围，例如，预设距离范围可以是手掌距离非调制连续波微波雷达天线面的水平距离范围。在一些实施例中，手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离范围为8cm-35cm，因此这个距离范围能够广泛地覆盖手扫感应开关的有效操作距离。
51.在一些实施例中，手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离范围，可以设定为手掌距离非调制连续波微波雷达前方的最大水平距离范围，例如最大水平距离范围可以在8cm-35cm中选取，在某一场景中，当最大水平距离选取8cm时，手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离可以在大于0且小于等于8cm的范围内取值；在另一场景中，当最大水平距离选取35cm时，手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离可以在大于0且小于等于35cm的范围内取值；在又一场景中，当最大水平距离选取25cm时，手掌距离非调制连续波微波雷达前方的水平距离可以在大于0且小于等于25cm的范围内取值。
52.图2a、图2b是本技术实施例进行非调制连续波微波雷达信号采集的示例性演示图。如图2a-2b所示，雷达模块指非调制连续波微波雷达装置。图2b中速度的直线箭头方向
代表手扫运动方向。进行采集时，手掌与雷达模块天线面平行，并距离雷达模块前方(即朝向天线面方向)的水平距离s为8cm-35cm，以0.3m/s-4m/s的速度v从雷达模块正前方左侧15cm外往右扫至雷达模块正前方右侧15cm外。需要说明的是，上述非调制连续波微波雷达信号采集方式仅仅是示例性的，在不脱离本技术实施例发明构思的情况下，根据需要可以选取其他任何可能的采集方式，本技术实施例不对此特别限定。
53.步骤120，对中频信号进行信号处理，得到近场运动信号。在一些实施例中，步骤120可以由近场运动感应检测装置200的信号处理单元220执行。
54.在一些实施例中，可以对获取的非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内中频信号进行数字滤波处理，滤除背景噪声、远距离运动信号和/或工频干扰，获取初步处理信号；对初步处理信号进行包络提取，从背景信号中区分并确定近场运动信号。在一些实施例中，包络提取可以采用以下操作方式，希尔伯特变换方式(hilbert方法)或局部峰值检测方式。在一些实施例中，数字滤波处理可以包括滤波处理、陷波处理和/或均衡处理。在一些实施例中，滤波处理可以为带通滤波处理。在一些实施例中，带通滤波处理可以实施为以下操作：允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段。在一些实施例中，可以利用带通滤波器通过某一频率范围内的频率分量，并将其他范围的频率分量(如远距离运动信号的频率分量等)衰减到极低水平。
55.在一些实施例中，陷波处理可以实施为以下操作：通过设置相应的滤波器参数，滤除特定频率的干扰(如工频干扰对应的频率分量等)。在一些实施例中，均衡处理可以实施为以下操作：设置均衡滤波器滤波的频率范围与阻带增益，对待处理信号进行滤波处理，得到最终解调后的信号。
56.进行近场运动信号检测时，由于人体移动速度与手扫速度不同，相应地两者对应中频信号的频率也不同，所以通过带通滤波等数字滤波处理能够实现两种不同信号的分离，从而获得预期的手扫信号，即初步处理信号。如图3所示，经过信号处理后，手掌在雷达模块前方扫动10次的近场运动信号波形，能够与其他运动信号波形(如人体移动波形)明显区分。
57.步骤130，判断近场运动信号是否满足信号特征条件，将满足信号特征条件的目标近场运动信号，确定为有效近场运动信号并输出感应检测结果。在一些实施例中，步骤120可以由近场运动感应检测装置200的检测结果获取单元230执行。
58.在一些实施例中，可以判断当前近场运动信号的中频波形特征是否在预设信号特征范围内，若判断结果为是，则将当前近场运动信号确定为有效近场运动信号并输出感应检测结果。这里，信号特征条件是指满足预期近场感应检测目的所需的判断参数，预设信号特征范围是指近场感应覆盖范围内手扫信号的中频波形特征。在一些实施例中，信号特征条件可以包括预设信号特征范围内的至少一个信号特征参数。在一些实施例中，至少一个信号特征参数包括起始阈值、结束阈值、持续时间、平均阈值、最大阈值、波形频率和/或频谱能量。
59.在一些实施例中，预设信号特征范围可以根据预期检测目的采集的样本数据，通过统计分析或模型训练得到。在一些实施例中，可以针对预期检测目的进行样本采集，通过对大量原始样本数据进行统计分析或模型训练，得到更为精准的预设信号特征范围数据。比如，在手扫感应开关应用中，手掌多次(例如，100次或更多)扫动操作，通过对获取的原始
信号数据分析处理，从而提炼得到对应的信号特征条件。需要说明的是，在不脱离本技术发明构思的情况下，可以采用任何可行的统计分析方式或者模型训练方式，本技术实施例不对此作特别限定。
60.图4是本技术实施例进行近场运动信号检测的示例性演示图。如图4所示，从中频信号的波形数值大于起始阈值开始，直至中频信号的波形数值小于结束阈值为止，统计落入该范围的波形所占的持续时间、平均值及最大值等信息，当所统计的这些特征信息符合有效近场感应所对应的预设信号特征范围则判定结果为检测到有效近场移动信号，否则为未检测到有效的近场移动信号。
61.在一些实施例中，当判断当前近场运动信号的中频波形特征是否在预设信号特征范围内时，若判断结果为否，则返回至上述步骤120，再次进行信号处理，直至得到有效近场运动信号，有关具体信号处理参照步骤120相关实施例描述，在此不再赘述。在一些实施例中，当判断当前近场运动信号的中频波形特征是否在预设信号特征范围内时，若判断结果为否，还可以输出对用户手扫操作的相关提示信息，如“操作无效，请重新操作”等提示。在一些实施例中，当判断当前近场运动信号的中频波形特征是否在预设信号特征范围内时，若判断结果为是，触发开关功能装置(如灯具或厨房电器等的开关)的开启操作或关闭操作。
62.图5是本技术实施例提供的近场运动感应检测装置的结构组成示意图。如图5所示，近场运动感应检测装置200可以包括信号获取单元210、信号处理单元220和检测结果获取单元230。
63.具体地，信号获取单元210可以用于获取非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，其中，中频信号可以包括非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内运动信息；信号处理单元220，可以用于对中频信号进行信号处理，得到近场运动信号；检测结果获取单元230，可以用于判断近场运动信号是否满足信号特征条件，将满足信号特征条件的目标近场运动信号，确定为近场运动信号并输出感应检测结果。
64.另外，本技术实施例还提供了一种近场运动感应检测系统，该系统可以包括雷达装置和处理器，其中，处理器在执行所存储的计算机程序时实现上述任一实施例所述的近场运动感应检测方法的步骤。
65.另外，本技术实施例还提供了一种存储介质，该存储有计算机程序，其中计算机程序在被处理器执行时实现上述任一实施例所述的近场运动感应检测方法的步骤。
66.在一些实施例中，处理器可以处理从其他设备或系统组成部分中获得的数据和/或信息。处理器可以基于这些数据、信息和/或处理结果执行程序指令，以执行一个或多个本技术中描述的功能。在一些实施例中，处理器可以包含一个或多个子处理设备(例如，单核处理设备或多核多芯处理设备)。仅作为示例，处理器可以包括中央处理器(cpu)、专用集成电路(asic)、专用指令处理器(asip)、图形处理器(gpu)、物理处理器(ppu)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编辑逻辑电路(pld)、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑(risc)、微处理器等或以上任意组合。
67.在一些实施例中，处理器可以在服务器或用户终端实现。在一些实施例中，服务器可以用于管理资源以及处理来自本系统至少一个组件或外部数据源(例如，雷达装置)的数据和/或信息。服务器可以基于这些数据、信息和/或处理结果执行程序指令，以执行一个或
多个本技术中描述的功能。在一些实施例中，服务器可以是单一服务器或服务器组。该服务器组可以是集中式或分布式的(例如，服务器可以是分布式系统)，可以是专用的也可以由其他设备或系统同时提供服务。在一些实施例中，服务器可以是区域的或者远程的。在一些实施例中，服务器可以在云平台上实施，或者以虚拟方式提供。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。在一些实施例中，用户终端指用户所使用的一个或多个终端设备或软件。在一些实施例中，使用用户终端的可以是任意用户，例如个人、企业等。在一些实施例中，用户终端可以是移动装置、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机等其他具有输入和/或输出功能的设备中的一种或其任意组合。上述示例仅用于说明所述用户终端设备范围的广泛性而非对其范围的限制。
68.在一些实施例中，处理器还与存储器通信连接。存储器可以用于存储数据和/或指令，如计算机程序。存储器可以包括一个或多个存储组件，每个存储组件可以是一个独立的设备，也可以是其他设备的一部分。在一些实施例中，存储器可包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器等或其任意组合。示例性的，大容量储存器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。在一些实施例中，存储器可在云平台上实现。
69.需要说明的是，本技术实施例提供的近场运动感应检测装置、系统及存储介质，与本技术实施例提供的近场运动感应检测方法均基于相同的发明构思，有关近场运动感应检测装置、系统及存储介质的更多技术细节，可参见近场运动感应检测方法实施例相关描述，在此不再赘述。
70.综上所述，本技术实施例提供的近场运动感应检测方法、装置、系统及存储介质，至少具有以下有益效果：
71.1、通过对非调制连续波微波雷达信号覆盖范围内的中频信号，进行信号处理获取近场运动信号，减少了除所需近场运动信号之外的其他干扰信号，从而更有效地确定所需近场运动信号，提高了近场运动感应检测的准确度和灵敏度；
72.2、并且，结合信号特征条件进一步判断，确定符合预期感应检测标准的目标近场运动信号，使得能够更精准地确定为有效近场运动信号并输出感应检测结果，整体上提高近场运动感应检测的效率；
73.3、再者，结合微波雷达传感技术实体接触被探测目标，具有不受温度干扰、不受光线影响、感应灵敏且无隐私顾虑等优势，通过此种近场运动感应检测方式，能够更有效地进行无接触开关触发操作，实现了用户在多个应用场景更安全、卫生、便捷的操作体验，例如，可广泛应用于厨房、浴室等特殊场合用电设备(如油烟机、镜前灯等)的无接触开关操作，同时又不受雷达信号覆盖范围内的人体移动或物体运动的干扰，较大程度提升用户体验。
74.本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的产品实施例而言，由于其与方法是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
75.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个
实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
76.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的处理设备或移动设备上安装所描述的系统。
77.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。