一种变频跟踪红外对射式人行通道通行目标检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种在光的应用领域中，对通道中通行 目标进行检测的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，基于光的检测与控制产品在非接触测量与控制领域中应用广泛，尤其是红 外光收、发对管以价格便宜、性能稳定、电路简单等特征，在无线遥控、安全检测、近距离无 线通信等方面得到广泛应用。
[0003] 在诸如车站自动检票、大型场馆的出入口检测等应用场合，红外对射式通道检测 方式被大量地应用，通常将多个红外光收、发对管安装在通道的两侧，当通道中有人通行 时，会有部分对管被遮挡，通过遮挡的规律，控制器就可以识别人行的方向和目标体积的大 小。在具体的应用过程中，要准确地识别目标的体积，就需要更加紧密的排布红外收发对 管，这会增加设备的成本和控制器的运算量，生产厂家通常会在产品性能和产品成本之间 作折衷的考虑；同时，紧密排布的红外光收、发对管相互之间会引起干扰，增加了设备的误 判率。分布在通道两侧的红外光收、发对管的输出信号最终会连接到控制器，多路信号长 距离地并行传输不是一个好的方法，通常会先将通道一侧的所有信号作状态编码后再串行 传送到另一侧的控制器，增加了中间连接节点，不利于系统的可靠性；市售的专门应用于红 外检测领域的一体化的红外发射器和接收器有一定的响应速度，当通道中的行人快速移动 时，系统常常无法及时检测到行人的正确状态。
[0004] 为了降低相邻红外收发对管的相互影响，通常要在施工现场仔细地调整红外收发 对管的安装角度或采用额外的光线隔离措施，通常无法取得理想的抗干扰效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有红外对射式通道检测方式存在的不足，提出了一种能消 除相邻红外收、发对管相互影响的、安装结构简单的红外对射式人行通道通行目标检测方 法。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种变频跟踪红外对射式人行通道 通行目标检测方法，该方法在检测系统上实现，所述检测系统包括控制器、多组红外光检测 对；所述红外光检测对包括相对放置于通道两侧的主收发单元和从收发单元，主收发单元 和从收发单元均包括一红外发射管和一红外接收管，主收发单元的红外发射管与从收发单 元的红外接收管的接收方向一致，从收发单元的红外发射管与主收发单元的红外接收管的 接收方向一致；多个红外光检测对沿通道方向水平放置；
[0007] 所述主收发单元具有频率产生、频率变换和频率鉴别功能，从收发单元只具有频 率变换功能；所有主收发单元的频率鉴别电路的输出端与控制器相连；
[0008] 所述主收发单元的振荡器产生一个基准频率信号fy，此信号分为两路，一路作为 频率鉴别电路的参考频率；另一路经变频电路将f/变换为匕后，由功率驱动电路向从收发 单元发射脉冲频率为fx的红外光；从收发单元只是被动地接收和反射主收发单元发来的红 外光信号，具体为：从收发单元的红外接收管将脉冲频率为&的红外光信号转换为电信号， 经放大电路放大后，由变频电路将fx变为fy'后，由从收发单元的功率驱动电路驱动红外发 射管向主收发单元发回脉冲频率为fy'的红外光，主收发单元的红外接收管将脉冲频率为 fy'的红外光转换为频率为fy'的电信号，经放大电路放大后，送入频率鉴别电路的信号输 入端；频率鉴别电路为一锁相环电路，具有频率捕获能力，当频率鉴别电路信号输入端输入 信号的频率在频率鉴别电路的捕捉带宽内时，频率鉴别电路输出的逻辑状态为低电平，否 则为高电平，控制器根据多个主收发单元的频率鉴别输出端的逻辑状态值，来判别人行通 道通行目标的状态。
[0009] 进一步地，所述主收发单元发向从收发单元的红外脉冲的频率:^与从收发单元发 回红外脉冲的频率fy'不相同。
[0010] 进一步地，相邻的红外光检测对的主收发单元所发射红外光的脉冲频率不相同。
[0011] 进一步地，从收发单元变频电路功能为主收发单元变频电路功能的逆向变换。
[0012] 与现有的技术相比，本发明具有的有益效果是：脉冲频率不同的发射光脉冲与反 射光脉冲对射技术，解决了红外光通道检测中控制检测线必须两侧连接的困扰，上位机控 制器只须读取主收发单元的频率鉴别逻辑输出状态就可以得到通道内的人行信息，大大缩 短了引线的长度，简化了系统的结构，加快了响应速度，降低了工程施工难度；相邻检测对 采用光脉冲频率间隔分布的方式，有效避免了相邻红外光检测对之间的干扰，提高了系统 的可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1是一种变频跟踪红外对射式人行通道通行目标检测方法原理框图；
[0014] 图2是倍频跟踪红外对射式人行通道通行目标检测方法电路原理图；
[0015] 图3是混频跟踪红外对射式人行通道通行目标检测方法电路原理图。
【具体实施方式】
[0016] 下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
[0017] 本发明一种变频跟踪红外对射式人行通道通行目标检测方法，该方法在检测系统 上实现，如图1所示，所述检测系统包括控制器、多组红外光检测对；所述红外光检测对包 括相对放置于通道两侧的主收发单元和从收发单元，主收发单元和从收发单元均包括一红 外发射管和一红外接收管，主收发单元的红外发射管与从收发单元的红外接收管的接收方 向一致，从收发单元的红外发射管与主收发单元的红外接收管的接收方向一致；多个红外 光检测对沿通道方向水平放置。
[0018] 所述主收发单元具有频率产生、频率变换和频率鉴别（鉴频）功能，从收发单元只 具有频率变换功能；所有主收发单元的频率鉴别电路的输出端与控制器相连。
[0019] 所述主收发单元的振荡器产生一个基准频率信号fy (或者A)，此信号分为两路， 一路作为频率鉴别电路的参考频率；另一路经变频电路将fy(或者fi)变换为fx(或者fj) 后，由功率驱动电路向从收发单元发射脉冲频率为fx(或者f,)的红外光；从收发单元只是 被动地接收和反射主收发单元发来的红外光信号，具体为：从收发单元的红外接收管将脉 冲频率为&(或者f])的红外光信号转换为电信号，经放大电路放大后，由变频电路将亡（或 者fi)变为fy'（或者fV)后，由从收发单元的功率驱动电路驱动红外发射管向主收发单元 发回脉冲频率为fy'（或者fV)的红外光，主收发单元的红外接收管将脉冲频率为fy'（或 者f/)的红外光转换为频率为fy'（或者fV)的电信号，经放大电路放大后，送入频率鉴 别电路的信号输入端；频率鉴别电路为一锁相环电路，具有频率捕获能力，当频率鉴别电路 信号输入端输入信号的频率在频率鉴别电路的捕捉带宽内时，频率鉴别电路输出的逻辑状 态为低电平，否则为高电平，控制器根据多个主收发单元的频率鉴别输出端的逻辑状态值， 来判别人行通道通行目标的状态。
[0020] 由图1可以看出，对于同一个红外光检测对，光路中有两个频率不同的光脉冲信 号，只有主收发单元产生信号，从收发单元只是被动地反射光信号，因而从收发单元无须与 控制器产生联系。相邻的红外光检测对的工作频率不同，在多个检测对同时存在时，如此频 率间隔分布的方式，有效避免了相邻红外光检测对之间的相互干扰。
[0021] 图1中，如果从收发单元的变频功能为主收发单元变频功能的逆向变换，则当人 行通道通畅（无遮挡）时，有fy=f/，A=fi'，即频率鉴别电路的参考频率与输入频率相 等，频率鉴别电路输出逻辑低电平，当人行通道有遮挡时，红外接收管接收不到红外光，fy' =f·/ = 0,fy#fy'，仁辛f·/，频率鉴别电路输出逻辑高电平。
[0022] 对于图1所示的一种变频跟踪红外对射式人行通道通行目标检测方法，改进了红 外对射式人行通道的信号结构布局，有效简化了控制器与红外收发器件之间的连接方式， 其核心是检测光路中采用了两种调制频率的脉冲光，发射光脉冲频率与反射光脉冲频率之 间具有某种内在的联系，即具有一定规律的频率变换特征。从产品成本的角度考虑，频率变 换方法也不可能太复杂，因此数字倍频式频率变换方法与模拟混频式频率变换方法成为本 发明所描述的首选方案。
[0023] 实施例1，倍频跟踪红外对射式人行通道通行目标检测方法
[0024] 如图2所示，基于数字倍频式频率变换的一种变频跟踪红外对射式人行通道通行 目标检测方法，图2左侧是主收发单元电路原理图，图2右侧是从收发单元电路原理图。集 成电路Ul_2为一锁相环音频译码器，型号为LM567,其内部压控振荡器的中心频率fA由外 接的阻容器件Rl_6、Cl_4决定，
，此压控振荡信号经Ul_2的⑤脚输 出后经施密特触发器U1_1A、U1_1B反相缓冲后分别由微分电路Rl_l、Cl_l、Rl_2、Cl_2提 取上升沿，再经施密特触发器U1_1D、U1_1E整形，经二极管Dl_3、Dl_4作与逻辑处理，此时 脉冲信号的频率为压控振荡频率的2倍，即2fA，此频率为2fA的脉冲信号经施密特触发器 U1_1C、U1_1F缓冲、三极管Ql_l功率驱动后，经外发射管Dl_5发出脉冲频率为2fA的红外 光。
[0025] 脉冲频率为2匕的红外光经过人行通道，为红外接收管Q2_l所接收，输出脉冲频 率为2fA的微弱电信号，经U2_1A放大、中心频率调谐于2f屈谐振回路T2_1、C2_3选频后， 再经U2_1B放大，U2_1C整形后送至D触发器U2_2A的时钟端（③脚），U2_2A构成一个二 分频电路，其⑤脚输出脉冲信号的频率为其时钟输入端信号频率的一半，即fA，此频率为fA 的脉冲信号经U2_1D、U2_1E、U2_1F缓冲、三极管Q2_2功率驱动后，经外发射管D2_l发出脉 冲频率为fA的红外光。
[0026] 此脉冲频率为心的红外光经过人行通道，为红外接收管Ql_2所接收，输出脉冲频 率为fA的微弱电信号，经三极管Ql_3选