存在检测的方法和系统 【技术领域】
本发明涉及一种用于使用用于发射和接收微波辐射的装置在由从该球形检测体积的中心起的内径和外径界定的球形检测体积内的存在检测的方法，该方法包括：通过微波发射器从所述球形检测体积的所述中心发射微波；通过微波接收器检测被向着所述球形检测体积的所述中心反射的微波辐射；以及基于由依照权利要求1的前序部分的微波接收器接收的微波辐射的特性来确定在检测体积内是否存在移动物体。
此外，本发明还涉及一种用于在由从该球形检测体积的中心起的内径和外径界定的球形检测体积内的存在控制的系统，该系统包括：用于通过微波发射器从所述球形检测体积的所述中心发射微波并且通过微波接收器检测被向着所述球形检测体积的所述中心反射的微波辐射的基于微波的发射和接收单元，以及用于基于由依照权利要求7的前序部分的微波接收器接收的微波辐射的特性确定在所述球形检测体积内是否存在移动物体的设备。
背景技术
用于在设定区域或空间中检测人和动物是否存在的系统是众所周知的并且被广泛使用，例如，作为入侵检测系统。例如，对于车辆，现在通常使用入侵检测器以在汽车的乘客厢内检测到人或动物的存在的情况下提供警报。这样，可以预期能够降低车辆被盗的风险。
用于车辆内的存在检测的系统可包括：基于微波技术的组合无线电发射器和接收器，这意味着，无线电发射器被配置用于将微波辐射发射到与车辆的乘客厢对应的指定空间中。此外，接收器被配置用于检测由于在该空间中存在人或动物而反射的任何微波辐射。为了实现此目的，以前已知的是使用所谓多普勒(Doppler)运动传感器类型的基于微波的检测单元。这些单元基于多普勒频移现象来检测人和动物在空间内的运动。
关于现有技术，可以注意到，作为参考合并入本文的专利文献US 6426716教导了基于微波收发器设备的运动传感器。该设备包括被配置用于控制脉冲的长度，从而部分控制收发器的范围的发射脉冲生成器。
在入侵检测领域中，尤其是在车辆入侵检测器中，存在以下问题：仅会在精确限定的空间中，例如对应于距离检测器精确距离内检测到入侵。这意味着，所使用的组件，尤其是对于微波接收器和发射器来说，必须非常精确并且具有高质量，这样才能在车辆内以准确方式来限定检测范围。否则，将存在如果例如人或动物只是通过检测范围的外部便发出错误报警的风险。当然，这样的错误报警是不期望的。
因此，根据现有技术，很难提供一种对于检测范围的具有精确限定的边界的入侵检测系统。这意味着可能会出现不期望的错误报警，这是不利的。为此，需要一种被配置用于精确调节入侵检测器周围地检测边界的改进的系统--这意味着能够最小化或最好消除错误报警--同时仍然使用相对较低成本的组件和电路的解决方案。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种用于在球形检测体积内存在检测的改进的方法，其中可以克服上述缺陷，尤其能够对检测范围实现精确限定的边界，这样可以在能够使用相对低成本的组件和电路解决方案的同时，能够消除或至少减少错误报警。
依照本发明的第一方面，依照权利要求1的特征部分实现该目的，其指定该方法进一步包括：通过选择用于控制所述微波发射器以发射所述微波的第一脉冲的宽度并且通过选择用于控制所述微波接收器以检测向所述球形检测体积的所述中心反射的所述微波辐射的下一个脉冲的宽度来控制所述球形检测体积的所述外半径；通过选择用于界定在所述用于控制所述微波发射器来发射所述微波的第一脉冲与所述用于控制所述微波接收器检测向所述球形检测体积的所述中心反射的微波辐射的下一个脉冲的宽度之间的预定的时间周期暂停的脉冲的宽度来控制所述球形检测体积的所述内半径。
本发明的另一个目的是提供一种用于在球形检测体积内存在检测的改进的系统，其中可以克服上述缺陷，尤其能够对检测范围获得精确限定的边界，这样可以在使用相对低成本的组件和电路解决方案的同时，能够消除或至少减少错误报警。
依照本发明的第二方面，依照权利要求7的特征部分实现该目的，其指定该系统包括：用于通过选择用于控制所述微波发射器以发射所述微波的第一脉冲的宽度并且通过选择用于控制所述微波接收器以检测反射向所述球形检测体积的所述中心的所述微波辐射的下一个脉冲的宽度来控制所述球形检测体积的所述外半径的装置；用于通过选择用于界定在所述用于控制所述微波发射器来发射所述微波的第一脉冲与所述用于控制所述微波接收器检测向所述球形检测体积的所述中心反射的微波辐射的下一个脉冲的宽度之间的预定的时间周期暂停的脉冲的宽度来控制所述球形检测体积的所述内半径的装置。
在附属权利要求中列出了进一步的实施例。
通过本发明，获得某些优点。首先，可以注意到，本发明提供了具有检测体积的清晰限定的边界的入侵检测器。通过以上述方式精确调节检测范围的检测边界，完全避免了对检测范围的周界外部的检测。这彻底降低了通常会导致错误报警的检测边界外部的运动或不运动对象的影响。
应该明白的是本发明的特征可以任何组合结合而不偏离由权利要求界定的本发明的范围。
【附图说明】
仅作为示例，下面将参考附图描述本发明的实施例，附图中：
图1是装配有根据本发明的装置的车辆的示意图；
图2是显示了根据本发明实施例的装置的设计的示意框图；以及
图3是显示了包括多个计时脉冲的序列的示意图，所述序列说明了本发明的原理。
从下面结合附图的详细说明中，本发明的其它目的及特征将变得显而易见。然而应了解，附图仅仅设计用于说明目的而并非作为对本发明的限定，本发明的范围限定应当参考所附权利要求。应进一步了解附图并不需要按比例绘制，且除非有所指示，否则其仅意味着概念性地说明本文描述的结构和步骤。相同的附图标记将用于说明不同附图中的相应特征。
【具体实施方式】
参考图1，显示了装配有根据本发明原理的存在检测系统的车辆1的一部分的简单示意图。更精确地，图1显示了传统乘用车辆1的中间截面。如示意方式所示，车辆1设置有用于存在检测的发射器和接收器单元2，其优选地被设置在车辆1的乘客厢3的中部。更精确地，发射器和接收器单元2适合位于车辆的两个前座(未显示)之间，例如，位于安装到车辆1的地板上的控制台中。
如以下更加详细的描述，发射器和接收器单元2包括被配置用于将微波辐射发射到乘客厢3中的微波发射器。如以图1中的示意方式所示，微波辐射发射到预定的存在检测体积4中，例如，具有一定大小并被设置成对应于车辆1的乘客厢的预定部分的总体上球形的“气泡(bubble)”，在该预定部分中将检测活动的人(或动物)的存在。在图1中，如参考标号5所指是以简化方式示出了这样的人。
预定球形检测体积4由从发射器和接收器单元2所处的预定球形检测体积4的中心开始的内半径RI和外半径R0界定。
为了实现这样的检测，以将参考图2和3详细描述的方式来配置发射器和接收器单元2。
图2是包括微波发射器6和相关的发射器天线7的发射器和接收器单元2的示意图。微波发射器6被配置用于向发射器天线7馈送，以发出大致在微波范围内的辐射。用于在给定区域或范围内进行存在检测的微波发射器和接收器的操作是已知的，鉴于此，此处对此不详细描述。先前使用的基于微波的检测单元被称为多普勒运动传感器类型。
发射器和接收器单元2包括被配置以产生一连串脉冲的第一脉冲生成器8，每个脉冲均具有预定的目标脉冲长度LT1。第一脉冲生成器8连接至发射器6，这意味着脉冲被用于根据这些脉冲来控制微波发射器6的操作。更精确地，微波发射器6被配置为当每个脉冲处于其有效状态时发出微波辐射脉冲组。同样，第一脉冲长度检测器9提供用于例如在第一生成器8的输出处测量这些脉冲中的每个脉冲的持续时间或实际脉冲长度LA1，并且用于产生表示所述持续时间或实际脉冲长度LA1的测量值。这个测量值被提供给第一比较器10。
第一比较器10被配置用于将来自第一脉冲生成器8的实际脉冲长度LA1与预定的目标脉冲长度LT1进行比较，并且用于产生从第一比较器10输出提供至第一脉冲生成器8的控制信号。这意味着，由第一脉冲生成器8生成的表示目标脉冲长度LT1的信号被提供给第一比较器10的一个输入端，而由第一脉冲长度检测器9测量的表示实际脉冲长度LA1的信号被提供给第一比较器10的另一个输入端。该第一比较器10产生与目标脉冲长度LT1和实际脉冲长度LA1之间的差值成比例的误差信号，并且该误差信号用于产生发送至第一脉冲生成器8用于从而调节实际产生的输出的合适的控制信号。这是旨在产生具有尽可能接近预定目标值LT1的长度并且具有高水准的精确度的脉冲以控制发射器6在具有一段长度的时间周期期间发射微波的控制过程。
预定目标值LT1的选择取决于预定球形存在检测体积4的外部检测边界的精确调节，即其外半径R0。通过选择预定目标值LT1例如使得发射周期将在发射的微波已经传输相应于预定球形检测体积4的外半径R0的距离的时间结束，可以接收来自在外半径R0内的距离反射回的任何微波辐射。
因此，如图2所示，在第一脉冲生成器8中生成了一连串脉冲，并且这一连串脉冲用于启动通过发射器6和相关天线7进行的微波辐射的发射。然而，每个由第一脉冲生成器8生成的脉冲还用于触发第二脉冲生成器11，其相应将生成一连串具有第二目标脉冲长度LT2的第二脉冲。优选地，第一脉冲的尾缘触发每个第二脉冲。第二脉冲生成器11的输出连接至第二脉冲长度检测器12，其配置用于测量持续时间或实际第二脉冲长度LA2，并且用于产生提供给第二比较器13的测量值。
以对应于第一比较器10的方式，第二比较器13被配置用于将来自第二脉冲生成器11的实际第二脉冲长度LA2与预定的第二目标脉冲长度LT2进行比较，并且用于产生与目标脉冲长度LT2和实际脉冲长度LA2之间的差值成比例的误差信号，并且该误差信号用于产生发送至第二脉冲生成器11从而调节实际产生的输出的合适的控制信号。最后，用于第二脉冲长度(由第二脉冲生成器11生成)的目标值LT2被提供给第二比较器13的一个输入端，而测量结果(来自第二脉冲长度检测器12)被提供给第二比较器13的另一个输入端。
第二脉冲的目的是形成紧接在通过发射器6发射的微波辐射脉冲组后的短“时隙”。预定目标值LT2的选择取决于预定球形存在检测体积4的外部检测边界的精确调节，即其内半径RI。通过选择预定目标值LT2例如使得其相应于任何从小于或相应于预定的球形检测体积4的内半径RI的距离反射的微波返回发射器和接收器单元2所用的时间，可以拒绝接收来自在内半径RI内的距离反射回的任何微波辐射。需要这么做以便消除由紧邻近该发射器和接收器单元2的金属物体以及例如由于邻近发射器和接收器单元2会具有不成比例的高影响的昆虫或振动的面板造成的紧邻运转导致的错误检测的风险。
如图2所示，通过第二脉冲生成器11生成的第二脉冲还用于触发另外的第三脉冲生成器14。优选地，第三脉冲由第二脉冲的尾缘触发。这意味着，第三脉冲生成器14被配置用于生成一系列第三脉冲，每个第三脉冲均具有第三目标脉冲长度LT3。这种第三脉冲用于控制进一步与接收器天线16相关联的微波接收器15。
换句话说，在第一脉冲之后，即当发射器6启动时，并且在第二脉冲之后，第三脉冲用于启动接收器15以检测在经过该时隙之后在接收器天线16处出现的任何反射的微波辐射。
以相应于第一比较器10和第二比较器13的方式，第三比较器18被配置用于将来自第三脉冲产生器14的实际的第三脉冲长度LA3与预定的第三目标脉冲长度LT3进行比较，并且用于产生与目标脉冲长度LT3和实际脉冲长度LA3之间的差值成比例的误差信号，并且该误差信号用于产生发送至第三脉冲生成器14从而调节实际产生的输出的合适的控制信号。为此，用于第三脉冲长度的目标值LT3被提供给第三比较器18的一个输入端，而来自第三脉冲长度检测器17(连接至第三脉冲生成器14的输出端)的测量结果被提供给第三比较器18的另一个输入端。
预定目标值LT3的选择进一步取决于预定球形存在检测体积4的外部检测边界的精确调节，即其外半径R0。通过选择预定目标值LT3例如使得接收周期将在发射器和接收器单元2处接收到自前次发射周期起从相应于预定的球形检测体积4的外半径R0的距离反射的任何微波的时间处结束，可以拒绝接收来自在外半径R0之外的距离反射回的任何微波辐射。
因此，当采用接收器15检测反射的微波辐射(发生在第三脉冲期间)时，微波辐射由所述接收器15接收。接收器15连接至被配置用于确定是否将检测存在的检测电路(未显示)。如上所述，这样的检测以前同样是已知的，并且可以基于由用于基于所接收的微波辐射的特性来确定在检测范围4中是否有任何存在的运动物体产生的多普勒效应(Doppler effect)的检测。依赖于多普勒效应检测，可过滤掉任何自静止物体产生的反射。
根据与在存在检测期间的检测范围4的尺寸和所需精确度有关的需求来选择三个不同的目标脉冲长度LT1、LT2、LT3。这意味着，可以根据系统所适用的车辆类型来配置这些目标值。这就考虑到了可以轻易用于不同类型车辆的可通用配置的入侵检测器。
现在将参考图3来进一步阐述本发明的原理，图3显示了包括如上所述的第一脉冲19、第二脉冲20和第三脉冲21的时序。如上所述，第一脉冲19具有预定的第一目标长度LT1，该长度对应于微波辐射发射到球形检测体积4的持续时间，即，发射的微波已经传输对应于球形检测体积4的外半径R0的距离。
当第一脉冲19终止时，如上所述，将通过如上所述的第二脉冲生成器11启动第二脉冲20。这个第二脉冲20构成对应于从第一脉冲19终止开始直到任何例如被球形检测体积4的内半径RI和外半径R0之间的检测范围内的人5反射的微波辐射可期望被反射并到达接收器天线15的特定时间间隔的脉冲。在第二脉冲20终止时，启动第三脉冲21，其对应于微波接收器15的启动。在这个阶段，能够检测到在球形检测体积4的内半径RI和外半径R0之间的检测范围内的发生的任何存在。
如上所述，通过脉冲长度检测器9、12、17和比较器10、13、18控制三个脉冲19、20、21。这些控制电路以高精确度确保目标脉冲长度LT1、LT2、LT3维持为其所需值。
发射间隔的持续时间(即第一脉冲19的持续时间)和接收间隔的终止(即第三脉冲21的终止)确定了离检测器R0多远是可以进行检测的。发射/接收中止的持续时间(即第二脉冲20的持续时间)，以及与第一脉冲19的发射间隔相关的接收间隔的位置即第三脉冲21确定接近检测间隔RI。
具有精确设置发射和接收间隔的可能性使得能够非常精确地控制外部R0和接近RI的检测边界，即检测体积4的内半径RI和外半径R0。
本发明通过基于调节回路的比较器能够在各自脉冲生成器中使用具有较大公差、受温度、老化和其他变量影响更小的组件，这意味着使用更低成本的组件。根据本发明可以在存在检测期间仍然能够实现很高精确度的同时实现上述优点。没有本发明，实现较好精确度就需要较高成本地选择低公差组件，或者供应商标准工艺以及组件的变化将对该系统具有很大的影响。
本发明并不限于上述实施例，而是可以在不脱离以下权利要求的范围的情况下进行修改。例如，本发明可以用于各种类型的车辆，例如，承载卡车、公共汽车、轮船或其他类型的车辆和船。
本发明可以用于对于车辆(诸如汽车和卡车或通常任何类型的限定空间或区域，即，检测范围)的入侵检测。同样，本发明可以用于室内和室外报警、工业机器人控制、家庭自动化控制、用于当某个人进入房间时开灯的检测、自动开门器以及需要可靠和节约成本的在检测范围内检测人或动物的存在的其他应用。
本发明的基本原理在于，发射器被脉冲地开-关以产生在微波范围内的具有无线电能量的具有特定脉冲重复频率(PRF)的短脉冲组。接收器还被断续跳动以接收从一个感兴趣的目标反射的微波辐射，但是仅在与发射器的有效状态相关地确定的某个时间间隔期间。
此外，依照本发明还预想了一种用于在球形检测体积4内的存在控制的系统，该球形检测体积由自球形检测体积4的中心起的半径RI和外半径R0界定。该系统包括用于通过微波发射器6`从球形检测体积4的中心发射微波并通过微波接收器15检测向球形检测体积4的中心反射的微波辐射的基于微波的发射和接收单元2。该系统进一步包括用于基于被微波接收器15接收的微波辐射的特性确定球形检测体积4内的运动物体的存在的装置。此外，装置被提供用于通过选择用于控制微波发射器6发射微波的第一脉冲19的宽度并且通过选择用于控制微波接收器15检测被向球形检测体积4的中心反射的微波辐射的下一个脉冲21的宽度来控制球形检测体积4的外半径。装置也被提供用于通过选择用于界定在用于控制微波发射器6发射微波的第一脉冲19和用于控制微波接收器6检测被向球形检测体积4的中心反射的微波辐射的下一脉冲21之间的预定的时间周期LT2暂停的脉冲20的宽度来控制球形检测体积4的内半径。
因此，可以预想提供一种用于执行如上所述的所有方法步骤的带有装置的系统。
依照本发明，也可预想一种包括用于如上所述的存在控制的系统的机动车辆。
在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围下对前述的本发明的多种修改是可能的。
用于描述和主张本发明的表达例如“包括”、“包含”、“合并”、“由...组成”、“具有”及“是”应该以非排他方式解释，即考虑到也可以出现没有明确地说明的项目、部件或元件。涉及到的单数也可以解释为有关于多个，反之亦然。
在附加权利要求中的括号内的数字用于辅助权利要求的理解并且不应该以任何方式解释以限制由这些权利要求主张的主题。
因此，尽管这里已经显示、描述并且指出应用至本发明的优选实施例的主要新颖性特征，应该了解的是本领域技术人员可以作出多种在形式上和说明的装置的细节上多种省略和置换。例如，应该清楚地知道以基本相同的方法执行基本相同的功能达到基本相同的效果的这些元件和/或方法步骤的所述组合在本发明范围之内。而且，应该认识的是连同本发明的任何公开形式或实施例显示的和/或描述的结构和/或元件和/方法步骤可以任何其他公开的或描述的或建议的形式或实施例合并作为设计选择的一般结果。因此，意味着仅由这里附加的权利要求的范围限定。