[发明专利]一种基于微波与超声波传感器的运动物体检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动物体智能检测技术，具体地说涉及一种基于微波与超声波传感器的运动物体检测装置。

背景技术

目前监测某物体，特别是指人体的运动，主要采用压力传感器、热释电红外传感器和基于视觉图像三种方法，这些技术应用比较成熟，但是存在一些缺点，如有的方法使用的装置的体积太大，安装不便；有的方法探测范围过大而检测精度差，有的方法价格昂贵，不能检测出运动速度慢的物体等。

采用布置压力传感器的方法检测人体运动，如国内2011年12月公开的将压力传感器安装在高强度的钢化玻璃下，通过检测矩阵木块顶端的压力大小检测是否有人及跳跃动作，采用多个矩阵模块均匀布设在地面上组成阵列即可实现人体运动方向的检测，但是这种方案的缺点是施工麻烦，需要对地面进行相关的施工，检测的精度差，不能实现多个运动目标的运动方向检测，误检几率比较高。

热释电红外传感器通过不接触地检测人体运动时辐射出的红外线并转换成电信号输出，被广泛用于运动人体的检测，但热释电红外传感器的探测区域太大，对人体检测时不能排除其他人进入探测区域而带来的干扰，且热释电红外传感器极易受外界红外源的干扰，影响其正常工作。

基于视觉图像对包含人体的图像序列中检测、识别、跟踪人体并获得人体的运动参数是计算机视觉领域的研究热点。采用基于视觉图像方法的优点是能够比较准确的判断物体的移动，检测速度快，能识别移动的物体是什么，缺点是容易受背景、光线等外界环境的影响，适应性较差，整个系统运算速度要求高，价格昂贵，能耗高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的不足，而提供一种基于微波与超声波传感器的运动物体检测装置，且其具有体积小、响应速度快、功耗低的优点，可以应对不同的环境及实现低速运动物体的检测，较好地解决了现有采用压力传感器、热释电红外传感器和基于视觉图像等检测技术误差大、安装施工麻烦、抗干扰能力差，价格昂贵等问题。

为了实现上述功能，本发明所采取的技术方案是：提供一种基于微波与超声波传感器的运动物体检测装置，包括微波与超声波传感器、信号放大与滤波处理电路、低功耗微控制器单元、现场总线接口单元、温度传感器和电源单元，所述的微波与超声波传感器含有微波传感器和超声波传感器，微波传感器与信号放大与滤波处理电路单向电连接，超声波传感器与信号放大与滤波处理电路双向电连接，信号放大与滤波处理电路与低功耗微控制器单元双向电连接，低功耗微控制器单元还分别与现场总线接口单元、温度传感器双向电连接；所述的电源单元为系统工作提供所需要的稳定的电源电压。

所述的微波传感器采用标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器HB100，超声波传感器采用40KHz、角度范围小的倒车雷达超声波探头。微波多普勒雷达探测器HB100具有不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境，抗射频干扰能力强，输出功率小，探测距离远等特点，所述的微波传感器与超声波传感器结合，兼顾了微波传感器探测距离远、响应速度快、抗干扰能力强和超声波传感器测量精度较高、角度范围小的两种检测特性，当微波传感器检测到有运动物体通过检测区域时，立即开启超声波传感器，以确认物体进入，并获得距离与速度信息。

所述的低功耗微控制器单元为检测装置的核心，用于控制微波及超声波传感器的工作，完成微波及超声波传感器返回信号的采集，结合温度传感器实现对超声波传感器测量数据的计算和补偿；在装置使用时将测量数据通过现场总线接口发送至控制台，接受来自控制台的控制命令。所述的低功耗微控制器单元采用低功耗16位单片机，以提高系统的响应速度及降低系统的功耗。

所述的现场总线接口单元采用基于RS485总线接口技术，用于实现与控制台之间的较远距离的通信。RS485总线接口技术成熟，抗干扰能力较强，且价格低廉。

所述的多个微波与超声波传感器的运动物体检测装置通过总线接口组合成检测阵列，用于完成对一定区域内的运动物体的定位和运动状态的检测。

为了提高超声波传感器的测量精度，本发明设置了温度传感器检测电路，所述的温度传感器电路中温度传感器采用数字温度传感器采集温度信号，通过测量当前环境温度用于修正超声波传播速度，提高超声波传感器测量的分辨率。

这是由于超声波传感器以超声波作为一种非接触式检测方式，超声波在大气中传播时受温度影响最大，超声波在空气中的传播速度为：