一種用于室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的雷達(dá)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)裝置及方法，所述雷達(dá)裝置包括天線陣列、雷達(dá)射頻收發(fā)單元、信號(hào)處理單元和控制單元；所述天線陣列包括多個(gè)天線單元，所述多個(gè)天線依次環(huán)繞連接在室內(nèi)待監(jiān)控區(qū)域的邊沿處，所述天線單元包括一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線，所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元分別與所述每個(gè)天線單元中的發(fā)射天線和接收天線連接；信號(hào)處理單元分別所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元和控制單元連接；所述控制單元分別與所述天線單元和雷達(dá)射頻收發(fā)單元連接。本發(fā)明不會(huì)采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的視頻畫面，因而能夠保護(hù)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的隱私，且能夠準(zhǔn)確判斷監(jiān)控區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)異常，從而發(fā)出警報(bào)。
【專利說明】—種用于室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的雷達(dá)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)裝置，具體涉及一種用于室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的雷達(dá)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，常用的室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)裝置大多為視頻監(jiān)控，由于視頻監(jiān)控能夠采集室內(nèi)的詳細(xì)情況，能夠清楚采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的畫面,例如人的長(zhǎng)相、一舉一動(dòng)等，因而視頻廣泛應(yīng)用于室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。
[0003]但是，在某些特殊的私人場(chǎng)合，需要對(duì)監(jiān)控的區(qū)域進(jìn)行隱私保護(hù)，避免對(duì)私人住宅內(nèi)部情況被視頻監(jiān)控而處于公開狀態(tài)，此時(shí)，視頻監(jiān)控就無法滿足要求了，例如:對(duì)于私人住宅內(nèi)的監(jiān)控，當(dāng)私人住宅內(nèi)沒有家人時(shí)，往往只是需要檢測(cè)住宅內(nèi)是否有“動(dòng)靜”，以此判斷有他人進(jìn)入住宅內(nèi)，從而進(jìn)行報(bào)警。再如:當(dāng)私人住宅內(nèi)只有老人時(shí)，可以只是檢測(cè)老人的活動(dòng)，當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，沒有檢測(cè)到老人的活動(dòng)，從而可以判斷老人可能發(fā)生意外，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警。
[0004]此外，視頻監(jiān)控需要在一定的光線環(huán)境下才能達(dá)到所需的效果，因此視頻監(jiān)控的使用范圍具有相當(dāng)?shù)木窒扌浴?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)裝置，該裝置能夠檢測(cè)室內(nèi)的活動(dòng)情況，從而判斷室內(nèi)是否出現(xiàn)異常，并進(jìn)行報(bào)警，且能夠適用于光線陰暗的環(huán)境。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:一種室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)裝置，該裝置包括:
[0007]雷達(dá)裝置，所述雷達(dá)裝置包括天線陣列、雷達(dá)射頻收發(fā)單元、信號(hào)處理單元和控制單元；所述天線陣列包括多個(gè)天線單元，所述多個(gè)天線單元依次連接成環(huán)后設(shè)于待監(jiān)控區(qū)域的中心，所述天線單元包括一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線，所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元分別與所述每個(gè)天線單元中的發(fā)射天線和接收天線連接；信號(hào)處理單元分別所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元和控制單元連接；所述控制單元分別與所述天線單元和雷達(dá)射頻收發(fā)單元連接；
[0008]通信網(wǎng)，所述控制單元連接在所述通信網(wǎng)上；
[0009]云端服務(wù)器，連接在所述通信網(wǎng)上；以及
[0010]監(jiān)控終端，與所述云端服務(wù)器連接。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元包括依次連接的信號(hào)產(chǎn)生模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、壓控振蕩器和功率放大器，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊通過準(zhǔn)確控制壓控振蕩器來產(chǎn)生調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，產(chǎn)生的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)依次經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器、壓控振蕩器和功率放大器后傳輸至發(fā)射天線；
[0012]所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元還包括與接收天線連接的低噪聲放大器，以及混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述低噪聲放大器輸出至混頻器，混頻器的輸入還與所述壓控振蕩器連接，混頻器將一個(gè)天線單元中的兩個(gè)接收天線所收到的兩路回波信號(hào)分別與壓控振蕩器產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過混頻后輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)傳輸至信號(hào)處理單元。
[0013]本發(fā)明還提供一種室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的方法，該方法包括:
[0014]產(chǎn)生周期性的頻率遞增的電磁波信號(hào)，并通過天線單元中的發(fā)射天線向固定方向發(fā)射；
[0015]將同一天線單元中的兩個(gè)接收天線接收回波信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻，得到差頻信號(hào)，對(duì)所述差頻信號(hào)進(jìn)行采樣后送至信號(hào)處理單元；
[0016]信號(hào)處理單元經(jīng)過快速傅里葉變換和多普勒處理后，得到目標(biāo)的距離和速度；再根據(jù)同一個(gè)天線單元中的兩個(gè)接收天線接收到的回波的相位差，得到目標(biāo)的準(zhǔn)確方位。
[0017]進(jìn)一步地，在所述室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，還構(gòu)建了智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，包括:
[0018]將每次檢測(cè)和處理得到的目標(biāo)的方位、距離和速度信息通過通信網(wǎng)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器中，作為以后智能分析的基礎(chǔ)；云端服務(wù)器會(huì)根據(jù)長(zhǎng)期的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，在此基礎(chǔ)上對(duì)室內(nèi)環(huán)境的變化、目標(biāo)的特征、運(yùn)動(dòng)的特征做出識(shí)別，然后根據(jù)需要進(jìn)行智能監(jiān)控和預(yù)警。
[0019]本發(fā)明通過同一天線單元中的兩個(gè)接收天線接收回波信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻，得到差頻信號(hào)，對(duì)該差頻信號(hào)進(jìn)行處理后得到對(duì)兩個(gè)接收數(shù)據(jù)的相位，比較相位后檢測(cè)出是否有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并計(jì)算出目標(biāo)的方位，距離和速度。與現(xiàn)有室內(nèi)視頻監(jiān)控相比，本發(fā)明不會(huì)采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的視頻畫面，因而能夠保護(hù)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的隱私，且能夠準(zhǔn)確判斷監(jiān)控區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)異常，從而發(fā)出警報(bào)。此外，本發(fā)明采用雷達(dá)監(jiān)控裝置的監(jiān)控效果不會(huì)受環(huán)境光線的影響，適用范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2為雷達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖3為本實(shí)施例所用天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為圖2中一個(gè)天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為實(shí)施例室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為本實(shí)施例方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]如圖1和圖2所示，本發(fā)明室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)裝置包括雷達(dá)裝置、通信網(wǎng)、云端服務(wù)器，雷達(dá)裝置和云端服務(wù)器均連接在通信網(wǎng)上，云端服務(wù)器還連接有與用戶聯(lián)系的報(bào)警器、手機(jī)和郵件系統(tǒng)。所用雷達(dá)裝置包括依次連接的天線陣列、雷達(dá)射頻收發(fā)單元、信號(hào)處理單元和控制單元，控制單元還分別與天線陣列和雷達(dá)射頻收發(fā)單元連接。
[0028]如圖3所示，本發(fā)明中的天線陣列包括多個(gè)天線單元，多個(gè)天線單元依次連接成環(huán)后設(shè)于待監(jiān)控區(qū)域的中心。如圖4所示，每個(gè)天線單元采用單發(fā)雙收模式實(shí)現(xiàn)精確角度定位，包括一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線(接收天線I和接收天線2)。控制單元按照固定的時(shí)間間隔依次開啟某一個(gè)天線單元，這樣每一個(gè)天線單元都能覆蓋到一定角度的范圍，利用單個(gè)天線單元中的兩個(gè)接收天線收到回波的相位差，可以在單個(gè)天線單元的覆蓋范圍內(nèi)得到目標(biāo)的精確角度。
[0029]本實(shí)施例以8個(gè)天線單元依次連接構(gòu)成的等邊八邊形為例進(jìn)行說明，該等邊八邊形位于監(jiān)控區(qū)域所在空間的中心處，即構(gòu)成該等邊八邊形的天線單元能夠覆蓋監(jiān)控區(qū)域的全部空間?？刂茊卧獙?duì)八個(gè)天線進(jìn)行多路選擇，并依次開啟一個(gè)天線，這樣每一個(gè)天線都能覆蓋45°的區(qū)域。
[0030]如圖5所示，本發(fā)明雷達(dá)射頻收發(fā)單元包括依次連接的信號(hào)產(chǎn)生模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、壓控振蕩器和功率放大器，本實(shí)施例以可編程邏輯門陣列(FPGA)作為信號(hào)產(chǎn)生模塊，通過準(zhǔn)確控制壓控振蕩器(VCO)來產(chǎn)生調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)信號(hào)，產(chǎn)生調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)經(jīng)過功率放大器后傳輸至發(fā)射天線。雷達(dá)射頻收發(fā)單元還包括與接收天線連接的低噪聲放大器，以及混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，混頻器的兩個(gè)輸入端分別與低噪聲放大器和壓控振蕩器連接，低噪聲放大器輸出至混頻器，混頻器將一個(gè)天線單元中的兩個(gè)接收天線所收到的兩路回波信號(hào)分別與壓控振蕩器產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過混頻后輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)傳輸至信號(hào)處理單元。
[0031]如圖6所示，本發(fā)明室內(nèi)監(jiān)控裝置的工作過程如下:
[0032]1、雷達(dá)初始化完成后，雷達(dá)射頻收發(fā)單元采用調(diào)頻連續(xù)波方式(FMCW)，可編程邏輯門陣列調(diào)制壓控振蕩器(VCO)來產(chǎn)生周期性的頻率遞增的電磁波信號(hào)，并通過發(fā)射天線向固定方向發(fā)射。
[0033]2、同一天線單元中的兩個(gè)接收天線接收回波信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻，得到差頻信號(hào)，對(duì)該差頻信號(hào)進(jìn)行采樣后送至信號(hào)處理單元處理。
[0034]3、信號(hào)處理單元經(jīng)過快速傅里葉變換和多普勒處理得到目標(biāo)的距離和速度，和兩個(gè)接收數(shù)據(jù)的相位比較等一系列處理后(具體如上述相位差的說明)，可以檢測(cè)出是否有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并計(jì)算出目標(biāo)的具體方位，距離和速度。
[0035]4、雷達(dá)裝置將每次檢測(cè)和處理得到的目標(biāo)的方位、距離和速度信息通過通信網(wǎng)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器中，作為以后智能分析的基礎(chǔ)。云端服務(wù)器會(huì)根據(jù)長(zhǎng)期的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，在此基礎(chǔ)上對(duì)室內(nèi)環(huán)境的變化，目標(biāo)的特征(大人，小孩，寵物)，運(yùn)動(dòng)的特征(奔跑，慢行，跌倒)等做出識(shí)別，然后根據(jù)需要進(jìn)行智能監(jiān)控和預(yù)警，具體包括:
[0036]a.根據(jù)目標(biāo)體積判斷該目標(biāo)是否異常。
[0037]由于距離的不同，雷達(dá)檢測(cè)到的目標(biāo)的體積大小會(huì)存在誤差，云端服務(wù)器根據(jù)長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)，以及積累到的環(huán)境信息，對(duì)這個(gè)由于距離帶來的誤差進(jìn)行修正，即對(duì)空間每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)修正值，從而得到比較準(zhǔn)確的目標(biāo)體積，進(jìn)而根據(jù)檢測(cè)到目標(biāo)的大小特征來判斷目標(biāo)是大人，小孩或者寵物。通過上述方法得到家庭內(nèi)大人的身高和體積的修正值，當(dāng)雷達(dá)監(jiān)控裝置檢測(cè)到室內(nèi)出現(xiàn)目標(biāo)的身高和體積與大人修正值不符合的時(shí)候，云端服務(wù)器向報(bào)警器、手機(jī)或者郵件系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，提醒該房間內(nèi)出現(xiàn)異常目標(biāo)。
[0038]b.根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷該目標(biāo)是否異常。
[0039]云端服務(wù)器根據(jù)長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)，能檢測(cè)出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性，例如:相同位置上的目標(biāo)體積不同，則為蹲下或跌倒；速度超過正常人步行的值，則為跑動(dòng)；公共場(chǎng)合有大量目標(biāo)聚集，則為沖突或突發(fā)事件等。當(dāng)房間內(nèi)只有老人時(shí)，如果檢測(cè)到目標(biāo)為蹲下或跌倒?fàn)顟B(tài)時(shí)，則可能老人出現(xiàn)異常情況，云端服務(wù)器向報(bào)警器、手機(jī)或者郵件系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，提醒老人狀態(tài)異常。
[0040]c.根據(jù)目標(biāo)習(xí)慣狀態(tài)發(fā)出提醒信息。
[0041]對(duì)于長(zhǎng)期存在于雷達(dá)探測(cè)區(qū)域的目標(biāo)，云端服務(wù)器根據(jù)目標(biāo)根據(jù)，可以長(zhǎng)期記錄該目標(biāo)的行為習(xí)慣，例如每天的睡眠時(shí)間，上網(wǎng)時(shí)間等，從而根據(jù)需求通過手機(jī)或者郵件對(duì)目標(biāo)進(jìn)行提醒。
【權(quán)利要求】
1.一種用于室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的雷達(dá)裝置，其特征在于，包括: 室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的雷達(dá)裝置，所述雷達(dá)裝置包括天線陣列、雷達(dá)射頻收發(fā)單元、信號(hào)處理單元和控制單元；所述天線陣列包括多個(gè)天線單元，所述多個(gè)天線單元依次連接成環(huán)后設(shè)于待監(jiān)控區(qū)域的中心，所述天線單元包括一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線，所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元分別與所述每個(gè)天線單元中的發(fā)射天線和接收天線連接；信號(hào)處理單元分別與所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元和控制單元連接；所述控制單元分別與所述天線單元和雷達(dá)射頻收發(fā)單元連接； 通信網(wǎng)，所述控制單元連接在所述通信網(wǎng)上； 云端服務(wù)器，連接在所述通信網(wǎng)上；以及 監(jiān)控終端，與所述云端服務(wù)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的雷達(dá)裝置，其特征在于: 所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元包括依次連接的信號(hào)產(chǎn)生模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、壓控振蕩器和功率放大器，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊通過準(zhǔn)確控制壓控振蕩器來產(chǎn)生調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，產(chǎn)生的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)依次經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器、壓控振蕩器和功率放大器后傳輸至發(fā)射天線； 所述雷達(dá)射頻收發(fā)單元還包括與接收天線連接的低噪聲放大器，以及混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述低噪聲放大器輸出至混頻器，混頻器將一個(gè)天線單元中的兩個(gè)接收天線所收到的兩路回波信號(hào)分別與壓控振蕩器產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過混頻后輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)傳輸至信號(hào)處理單元。
3.一種室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，包括: 產(chǎn)生周期性的頻率遞增的電磁波信號(hào)，并通過天線單元中的發(fā)射天線向固定方向發(fā)射； 將同一天線單元中的兩個(gè)接收天線接收回波信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻，得到差頻信號(hào)，對(duì)所述差頻信號(hào)進(jìn)行采樣后送至信號(hào)處理單元； 信號(hào)處理單元經(jīng)過快速傅里葉變換和多普勒處理后，得到目標(biāo)的距離和速度；再根據(jù)同一個(gè)天線單元中的兩個(gè)接收天線接收到的回波的相位差，得到目標(biāo)的準(zhǔn)確方位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的室內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于: 建立智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將每次檢測(cè)和處理得到的目標(biāo)的方位、距離和速度信息通過通信網(wǎng)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器中，作為以后智能分析的基礎(chǔ)；云端服務(wù)器會(huì)根據(jù)長(zhǎng)期的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，在此基礎(chǔ)上對(duì)室內(nèi)環(huán)境的變化、目標(biāo)的特征、運(yùn)動(dòng)的特征做出識(shí)別，然后根據(jù)需要進(jìn)行智能監(jiān)控和預(yù)警。
【文檔編號(hào)】G01S13/88GK104076357SQ201410323178
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】屈代明, 汪志冰, 戴宇, 何輝 申請(qǐng)人:武漢拓寶電子系統(tǒng)有限公司