[發明專利]一種低延時高速響應移動探測信號處理方法、裝置及探測系統

在審

• 申請號: 202110172640.0
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112985612A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 鄒高迪;鄒新;鄒明志
• 申請（專利權）人: 深圳邁睿智能科技有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01S13/04;G01V9/00
• 代理公司: 廣東廣和律師事務所 44298
• 代理人: 董紅海

本申請公開了一種低延時高速響應移動探測信號處理方法、裝置及探測系統，涉及移動探測領域。其方法包括，采集移動探測信號，所述移動探測信號內疊加有直流分量和交流分量；以與所述移動探測信號適配的參考電壓對所述移動探測信號進行模數轉換與/或識別處理。本申請具有減小采集移動探測信號中失真與降低系統延時的優點。

技術領域

本申請涉及移動探測領域，尤其是涉及一種低延時高速響應移動探測信號處理方法、裝置及探測系統。

背景技術

目前，在移動探測領域，常常采用熱釋電紅外感應、微波感應、超聲波傳感等移動探測方式來獲取移動探測信號。

熱釋電紅外傳感器(簡稱PIR)：熱釋電紅外傳感器是一種通過檢測人體發出的熱輻射，即紅外線光譜,特別是10μm左右的紅外線信號，并將其轉換成電信號輸出，來實現人體感應。為了提高探測靈敏度，這種熱釋電紅外傳感器一般都配有菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡對10μm左右的紅外線信號非常敏感，而對環境的其它波長紅外成分具有明顯的抑止作用。一旦有人進入熱釋電紅外傳感器探測區域，人體紅外輻射通過菲涅爾透鏡聚焦，并被熱釋電紅外傳感器接收，熱釋電紅外傳感器在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡，輸出引腳便會有與人體一致的變化信號輸出。PIR內部探頭是半導體芯片，阻抗非常高，必須要有場效應管將高阻轉換為低阻的信號輸出；輸出的信號必然存在直流分量，即直流偏置。也就是說，PIR的傳感信號時由直流分量對應的交流信號疊加形成，PIR的輸出到MCU前往往需要經過隔直的耦合電容將直流分量隔離掉，然后再傳輸到后面進行處理。

微波感應器：微波感應器主要是運用微波多普勒效應原理實現，微波感應器發射預定的探測范圍內發射連續微波波束或者脈沖微波波束，同時接收該微波波束被相應物體反射形成的一反射回波，并在后續基于多普勒效應原理通過混頻檢波的方式生成對應于所述激勵信號和所述回波信號的頻率差異的一多普勒中頻信號，由于多普勒中頻信號為對相應物體(如人)的活動的反饋，最終根據所述多普勒中頻信號采樣識別，可以對人體移動、微動、甚至呼吸或心跳等進行識別。微波感應器是基于多普勒效應，將發射的頻率和回波頻率進行混頻之后得到一個多普勒中頻信號。在混頻過程當中，同樣必然會產生直流分量。要輸出信號，必須且無法避免的有直流分量在加上感應信號。微波感應器的混頻輸出必然由交流信號和直流分量疊加形成。基于此，所有PIR或微波感應器的輸出信號，都必須在中間加一個隔直的耦合電容，將直流分量隔離掉，然后再傳輸到后面進行處理；同時，由于帶有一定的直流分量，即直流偏置，如果直接放大，就會帶來后級的所有處理電路、放大電路直流工作點完全跑偏。例如，如果直流偏置是0.3V,放大10倍就是3V，放大100倍就是30V，但是一般供電才3.3V或5V，這樣，直流分量被同步放大，必然會造成嚴重失真。

熱釋電紅外傳感器和微波感應器的輸出信號時的交流信號，雖然加了隔直的耦合電容，能夠隔離直流分量，而使交流分量通過，但是因為電容傳輸信號時通過充放電來完成，那么會帶來時延和波形的失真。電容的充放電會對信號存在一個非線性的改變，對原始的波形造成扭曲和失真。

熱釋電紅外傳感器輸出引腳的輸出電壓一般為0.01mV～20mV，熱釋電紅外傳感器在應用到具體控制電路時，熱釋電紅外傳感器的輸出端經過耦合電容后接兩級以上的運算放大器(或其它放大電路)，進行成百上千、甚至上萬倍大倍數的放大后才能進行信號采集。運算放大器可以是在熱釋電紅外傳感器和IC(或者MCU)之間的獨立的電路，也有集成到IC中。同樣的，微波感應模塊的多普勒中頻信號輸出的電壓一般為0.1mV～500mV，多普勒中頻信號的輸出與IC(或者MCU)之間通過一耦合電容后接兩級以上的運算放大器進行成百上千、甚至上萬倍大倍數的放大后才能進行采集。運算放大器可以是在微波感應器和IC之間的獨立的電路，也有集成到IC中。如此，隔直的耦合電容造成的波形的失真經過運算放大器的放大，尤其是大倍率的放大，失真變得更加嚴重。

發明內容

為了減小采集移動探測信號中的失真與延時，本申請提供一種低延時高速響應移動探測信號處理方法、裝置及探測系統。