能量信号检测过程和系统.pdf

一种能量信号检测过程和系统，其提高了灵敏度和可靠性从而通过辨别噪音和实际信号来减少误报。其辨别过程包括以下步骤：接收大量数据样本和及时生成一个预先确定数目的构造样本的样本窗，为每一个构造的样本窗确定控制范围，通过比较连续的创建好的样本窗口之间的关系确定是否有报警条件，当报警条件符合时，产生一个输出信号。

1.  一种能量信号检测过程，其特征在于：该检测过程包括以下步骤：
(a)接收大量数据样本和及时生成一个预先确定数目的构造样本的样本窗；
(b)为每一个构造的样本窗确定控制范围；
(c)通过比较连续的创建好的样本窗口之间的关系确定是否有报警条件；以及，
(d)当报警条件符合时，产生一个输出信号。

2.  根据权利要求1所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(a)又包括以下步骤：
(a1)采集上述数据样本；
(a2)构造上述数据样本去创立上述数据样本；以及，
(a3)缓存上述构造的样本去及时形成1个或多个上述的构造样本。

3.  根据权利要求2所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(a2)中的所述数据样本经过实时统计处理，以及为增加分辨率上述的构造样本是从上述的数据样本构造而来。

4.  根据权利要求2所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(a2)中的所述数据样本经过平均处理进入上述的构造样本作为数据处理之用。

5.  根据权利要求4所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述上述数据样本的其中18个经过平均处理形成一个上述的构造样本。

6.  根据权利要求4所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(a3)中所述数据样本所含的噪声和信号数据以控制范围方式被同等处理和分析。

7.  根据权利要求6所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述的构造样本中的绝大多数将落在上述的各自的构造样本窗的上述控制范围三个标准偏差以内，上述的控制范围属于在一个控制上限(UCL)和一个控制下限(LCL)。

8.  根据权利要求7所述之能量信号检测过程，其特征在于：在上述步骤(a3)，用于计算上述控制范围的大量预先需要因素是由每一个上述的购造样本窗决定的，上述因素包括构造样本最大值(MAX)，构造样本最小值(MIN)，以及构造样本平均值(AVE)。

9.  根据权利要求8所述之能量信号检测过程，其特征在于：在上述步骤(b)，为了确定每一个上述购造样本窗的上述控制范围，每一个上述购造样本窗的上述UCL由上述构造样本平均值(AVE)加上将上述购造样本范围乘以一个A2因子来计算，每一个上述购造样本窗的上述LCL由上述构造样本平均值(AVE)减去将上述购造样本范围乘以一个A2因子来计算。

10.  根据权利要求9所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述A2因子是一个基于上述购造样本窗大小的系数，也就是放在该购造样本窗内的购造样本的数目。

11.  根据权利要求10所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述一个大小在20的购造样本窗的A2因子是0.16757。计算上述A2因子的公式是：A2因子＝1.7621*(购造样本窗大小)^(-0.7854)。

12.  根据权利要求7所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(c)又包括以下步骤：
(c1)编组一个预先确定数目的上述连续的购造样本窗去形成一个窗口群以便比较上述窗口群的上述连续的购造样本窗之间的关系，在上述每个连续样本群之间形成一个预先确定数目的购造样本的间隔；以及
(c2)分析出现在上述窗口群内的上述购造样本窗的位于UCL和LCL之间的上述控制极限范围的任何统计上的重要变化去区分噪音和实际信号以便确定是否有报警先决条件。

13.  根据权利要求10所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(c)又包括以下步骤：
(c1)编组一个预先确定数目的上述连续的购造样本窗去形成一个窗口群以便比较上述窗口群的上述连续的购造样本窗之间的关系，在上述每个连续样本群之间形成一个预先确定数目的购造样本的间隔；以及
(c2)分析出现在上述窗口群内的上述购造样本窗的位于UCL和LCL之间的上述控制极限范围的任何统计上的重要变化去区分噪音和实际信号以便确定是否有报警先决条件。

14.  根据权利要求12所述之能量信号检测过程，其特征在于：在上述步骤(c2)，为了有一个重大警报事件，在上述窗口群内的上述连续的购造样本窗必须跟随上述的趋向变动同样方向。

15.  根据权利要求13所述之能量信号检测过程，其特征在于：在上述步骤(c2)，为了有一个重大警报事件，在上述窗口群内的上述连续的购造样本窗必须跟随上述的趋向变动同样方向。

16.  根据权利要求15所述之能量信号检测过程，其特征在于：四个连续购造样本窗组合在一起形成一个样本窗群，上述的两个连续购造样本窗之间的间隔倾向于由1到2个购造样本组成。

17.  根据权利要求14所述之能量信号检测过程，其特征在于：两个连续购造样本窗的交叉是指将其中一个购造样本窗的所述的UCL以及LCL之一和在同一个样本窗群内的另外前一个或后一个购造样本窗的上述控制极限(UCL/LCL)之一相比较来发现变化，包括一个少于交叉，一个多与交叉，以及一个相等交叉，该交叉百分比在50％到500％之间。

18.  根据权利要求15所述之能量信号检测过程，其特征在于：两个连续购造样本窗的交叉是指将其中一个购造样本窗的所述的UCL以及LCL之一和在同一个样本窗群内的另外前一个或后一个购造样本窗的上述控制极限(UCL/LCL)之一相比较来发现变化，包括一个少于交叉，一个多与交叉，以及一个相等交叉，该交叉百分比在50％到500％之间。

19.  根据权利要求17所述之能量信号检测过程，其特征在于：当在上述样本窗群内的多个构造样本窗是连续一排，则不考虑警报先决条件；当在上述样本窗群内的多个构造样本窗是以下降的趋向交叉或以上升的趋向交叉，上述警报先决条件成立。

20.  根据权利要求18所述之能量信号检测过程，其特征在于：当在上述样本窗群内的多个构造样本窗是连续一排，则不考虑警报先决条件；当在上述样本窗群内的多个构造样本窗是以下降的趋向交叉或以上升的趋向交叉，上述警报先决条件成立。

21.  根据权利要求12所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(C)在步骤(C2)之后还包括步骤(C3)，即通过上述的构造样本窗的倾斜或趋向辨认在上述样本窗群内的多个构造样本窗间的交叉来确定是否有由噪声或实际信号产生的警报先决条件。

22.  根据权利要求13所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(C)在步骤(C2)之后还包括步骤(C3)，即通过上述的构造样本窗的倾斜或趋向辨认在上述样本窗群内的多个构造样本窗间的交叉来确定是否有由噪声或实际信号产生的警报先决条件。

23.  根据权利要求17所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(C)在步骤(C2)之后还包括步骤(C3)，即通过上述的构造样本窗的倾斜或趋向辨认在上述样本窗群内的多个构造样本窗间的交叉来确定是否有由噪声或实际信号产生的警报先决条件。

24.  根据权利要求18所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述步骤(C)在步骤(C2)之后还包括步骤(C3)，即通过上述的构造样本窗的倾斜或趋向辨认在上述样本窗群内的多个构造样本窗间的交叉来确定是否有由噪声或实际信号产生的警报先决条件。

25.  根据权利要求24所述之能量信号检测过程，其特征在于：在上述步骤(C3)，对于正常能量信号检测，根据前述数据缓冲区的大小处理第一倾斜检测，一个预先确定数目的样本窗口群被分析一次作为样本窗口群的倾斜方向，以及上述微处理器被预先设定确定警报条件，当第一预先确定数目的样本窗口群在上述的预先确定数目的缓冲区样本窗口群的上述同样方向的趋向外面，该趋向是指下降趋向或上升趋向。

26.  根据权利要求25所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述数据缓冲区在任意时候都有100个或更多的构造数据样本输入，因而缓冲区样本窗口群被分析以及，在任意时候，上述24个缓冲区样本窗口群中必须至少17个趋向在同样的方向，为了符合进入报警情形的警报先决条件，当中立趋向是正确的时候要没有反向趋向，其中上述缓冲区样本窗口群中的任何一个样本窗口群和上述同样方向不一致趋向时，放弃该整个缓冲区样本窗口群。

27.  根据权利要求21所述之能量信号检测过程，其特征在于：为快速的能量信号检测，上述步骤(C3)进一步处理另外一个倾斜检测。每次当一个新的构造样本被输入上述数据缓冲区时，上述微处理器重新计算所有上述条件，包括上述样本窗口群的倾斜响应以及上述控制极限来确定上述构造样本窗的下降趋向或上升趋向是否是一个快速的趋向。

28.  根据权利要求27所述之能量信号检测过程，其特征在于：当发现一个快速趋向时，编组一个预先确定数目的快速构造的样本窗，其中每一个快速构造的样本窗包含有一个预先确定数目的连续的构造样本，为了能考虑任意一个快速的样本窗群，所有在上述快速的样本窗群的快速的构造样本群必须在同样上升趋向或下降趋向方式来确定是否有警报先决条件。

29.  根据权利要求28所述之能量信号检测过程，其特征在于：当在某个确定的预定时间段内有一个预先确定数目的快速样本窗群趋向朝一个方向时，这儿有一个有效的倾斜可供在合格时间段内寻找任意有效倾斜。

30.  根据权利要求29所述之能量信号检测过程，其特征在于：在一个预先确定数目的快速样本窗群趋向一个最初的方向或者向上或者向下第一次发生后，第一个定时器开始为随后的预先确定数目的快速样本窗群趋向一个相反的方向的第二发生计数，从而触发第二个定时器在上述第一个定时器停止计数时开始计数，然后，上述第二个定时器开始为另一个上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初的方向的随后第三发生计数，随之上述第二个定时器停止计数，接着第一个定时器开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的相反方向的随后第四发生计数，然后，上述第一个定时器再次停止计数，上述第二个定时器又开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的第五发生计数。

31.  根据权利要求30所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述检测过程被设置工作于具有预定循环数目的周期检测，为了触发上述报警条件，该周期检测包括上述预定数目的向上趋向和上述预定数目的向下趋向，其中每个半循环在预先确定时间周期内具有趋向上述相同方向的预先确定数目的快速样本窗群，表明一个警报条件以及将上述报警先决条件合格为报警条件。

32.  根据权利要求23所述之能量信号检测过程，其特征在于：为快速的能量信号检测，上述步骤(C3)进一步处理另外一个倾斜检测。每次当一个新的构造样本被输入上述数据缓冲区时，上述微处理器重新计算所有上述条件，包括上述样本窗口群的倾斜响应以及上述控制极限来确定上述构造样本窗的下降趋向或上升趋向是否是一个快速的趋向。

33.  根据权利要求32所述之能量信号检测过程，其特征在于：当发现一个快速趋向时，编组一个预先确定数目的快速构造的样本窗，其中每一个快速构造的样本窗包含有一个预先确定数目的连续的构造样本，为了能考虑任意一个快速的样本窗群，所有在上述快速的样本窗群的快速的构造样本群必须在同样上升趋向或下降趋向方式来确定是否有警报先决条件。

34.  根据权利要求33所述之能量信号检测过程，其特征在于：当在某个确定的预定时间段内有一个预先确定数目的快速样本窗群趋向朝一个方向时，这儿有一个有效的倾斜可供在合格时间段内寻找任意有效倾斜。

35.  根据权利要求34所述之能量信号检测过程，其特征在于：在一个预先确定数目的快速样本窗群趋向一个最初的方向或者向上或者向下第一次发生后，第一个定时器开始为随后的预先确定数目的快速样本窗群趋向一个相反的方向的第二发生计数，从而触发第二个定时器在上述第一个定时器停止计数时开始计数，然后，上述第二个定时器开始为另一个上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初的方向的随后第三发生计数，随之上述第二个定时器停止计数，接着第一个定时器开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的相反方向的随后第四发生计数，然后，上述第一个定时器再次停止计数，上述第二个定时器又开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的第五发生计数。

35.  根据权利要求34所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述检测过程被设置工作于具有预定循环数目的周期检测，为了触发上述报警条件，该周期检测包括上述预定数目的向上趋向和上述预定数目的向下趋向，  其中每个半循环在预先确定时间周期内具有趋向上述相同方向的预先确定数目的快速样本窗群，表明一个警报条件以及将上述报警先决条件合格为报警条件。

36.  根据权利要求25所述之能量信号检测过程，其特征在于：为快速的能量信号检测，在上述步骤(C3)每次当一个新的构造样本被输入上述数据缓冲区时，除了第一次倾斜检测外，也会处理一个第二次倾斜检测，上述微处理器重新计算所有上述条件，包括上述样本窗口群的倾斜响应以及上述控制极限来确定上述构造样本窗的下降趋向或上升趋向是否是一个快速的趋向。

37.  根据权利要求36所述之能量信号检测过程，其特征在于：当发现一个快速趋向时，编组一个预先确定数目的快速构造的样本窗，其中每一个快速构造的样本窗包含有一个预先确定数目的连续的构造样本，为了能考虑任意一个快速的样本窗群，所有在上述快速的样本窗群的快速的构造样本群必须在同样上升趋向或下降趋向方式来确定是否有警报先决条件。

38.  根据权利要求37所述之能量信号检测过程，其特征在于：当在某个确定的预定时间段内有一个预先确定数目的快速样本窗群趋向朝一个方向时，这儿有一个有效的倾斜可供在合格时间段内寻找任意有效倾斜。

39.  根据权利要求38所述之能量信号检测过程，其特征在于：在一个预先确定数目的快速样本窗群趋向一个最初的方向或者向上或者向下第一次发生后，第一个定时器开始为随后的预先确定数目的快速样本窗群趋向一个相反的方向的第二发生计数，从而触发第二个定时器在上述第一个定时器停止计数时开始计数，然后，上述第二个定时器开始为另一个上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初的方向的随后第三发生计数，随之上述第二个定时器停止计数，接着第一个定时器开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的相反方向的随后第四发生计数，然后，上述第一个定时器再次停止计数，上述第二个定时器又开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的第五发生计数。

40.  根据权利要求39所述之能量信号检测过程，其特征在于：上述检测过程被设置工作于具有预定循环数目的周期检测，为了触发上述报警条件，该周期检测包括上述预定数目的向上趋向和上述预定数目的向下趋向，其中每个半循环在预先确定时间周期内具有趋向上述相同方向的预先确定数目的快速样本窗群，表明一个警报条件以及将上述报警先决条件合格为报警条件。

41.  根据权利要求40所述之能量信号检测过程，其特征在于：在上述步骤(d)，当确定了一个报警条件时，上述系统产生一个输出信号在预先确定时间内将上述状态从恢复改变为警报，发给相连接的对应设备一个至少一秒钟的警报脉冲。

42.  一种能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统包括有：
一个能量传感器定义一个检测区域和根据输入能量产生的检测能量；
一个与上述能量传感器电连接的微处理器，其包括，用于将输入能量信号转换为数据样本的方法，即时地将大量数据样本构造去形成构造样本的预先确定数目的构造样本窗，为每一个上述构造样本窗确立一个控制范围，通过比较上述连续的创建好的样本窗口之间的关系，该微处理器能确定是否有报警条件或报警先决条件；以及，
一个与上述微处理器电连接的警报输出电路，当上述微处理器确定一个报警情形时，该警报输出电路在预先确定时间内将输出状态从恢复改变为警报。

43.  根据权利要求42所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述能量传感器是一个热释电传感器也就是一个适于感应能量辐射的热释电感应元件，上述红外辐射作为输入信号通过热释电传感器的信号转换模块转换为输出信号，该输出信号通常包括低频的实际信号和混合在一起的噪声信号。

44.  根据权利要求43所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述微处理器的转换方法是指由一个模拟/数字转换器(A/D转换器)将来自上述热释电传感器的输出信号转换为数据样本以便用于数据处理。

45.  根据权利要求44所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述A/D转换器为上述输入信号提供一个内部差分参考电压，一个内部参考电压发生器产生一个参考电压输入到上述微处理器，上述热释电传感器的上述输出信号也进一步输入到上述微处理器。

46.  根据权利要求45所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述微处理器内部地提供一个1伏参考电压，上述热释电传感器0伏至2伏的输出信号输入到上述微处理器，其中任何一个来自上述热释电传感器的输出信号在其值在1伏到2伏之间时是一个正信号，而在其值在0伏到1伏之间时是一个负信号。

47.  根据权利要求42所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述微处理器采集上述数据样本，构造上述数据样本从而创立上述构造样本，缓存上述构造样本及时地形成一个或多个上述构造样本窗。

48.  根据权利要求47所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述数据样本被实时作统计处理以及构造样本由上述数据样本构造而来目的在于取消噪声和增加分辨率。

49.  根据权利要求47所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述上述数据样本经过平均处理进入上述的构造样本作为数据处理之用。

50.  根据权利要求49所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述数据样本所含的噪声和信号数据以控制范围方式被同等处理和分析。

51.  根据权利要求50所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述的构造样本中的绝大多数将落在上述的各自的构造样本窗的上述控制范围三个标准偏差以内，上述的控制范围属于在一个控制上限(UCL)和一个控制下限(LCL)。

52.  根据权利要求51所述之能量信号检测系统，其特征在于：用于计算上述控制范围的大量预先需要因素是由每一个上述的购造样本窗决定的，上述因素包括构造样本最大值(MAX)，构造样本最小值(MIN)，以及构造样本平均值(AVE)。

53.  根据权利要求52所述之能量信号检测系统，其特征在于：为了确定每一个上述购造样本窗的上述控制范围，每一个上述购造样本窗的上述UCL由上述构造样本平均值(AVE)加上将上述购造样本范围乘以一个A2因子来计算，每一个上述购造样本窗的上述LCL由上述构造样本平均值(AVE)减去将上述购造样本范围乘以一个A2因子来计算。

54.  根据权利要求53所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述A2因子是一个基于上述购造样本窗大小的系数，也就是放在该购造样本窗内的购造样本的数目。

55.  根据权利要求53所述之能量信号检测系统，其特征在于：编组一个预先确定数目的上述连续的购造样本窗去形成一个窗口群以便比较上述窗口群的上述连续的购造样本窗之间的关系，在上述每个连续样本群之间形成一个预先确定数目的购造样本的间隔；以及分析出现在在上述窗口群内的上述购造样本窗的位于UCL和LCL之间的上述控制极限范围的任何统计上的重要变化去区分噪音和实际信号以便确定是否有报警先决条件。

56.  根据权利要求55所述之能量信号检测系统，其特征在于：为了有一个重大警报事件，在上述窗口群内的上述连续的购造样本窗必须跟随上述的趋向变动同样方向。

57.  根据权利要求56所述之能量信号检测系统，其特征在于：两个连续购造样本窗的交叉是指将其中一个购造样本窗的所述的UCL以及LCL之一和在同一个样本窗群内的另外前一个或后一个购造样本窗的上述控制极限(UCL/LCL)之一相比较来发现变化，包括一个少于交叉，一个多与交叉，以及一个相等交叉，该交叉百分比在50％到500％之间。

58.  根据权利要求57所述之能量信号检测系统，其特征在于：当在上述样本窗群内的多个构造样本窗是连续一排，则不考虑警报先决条件；当在上述样本窗群内的多个构造样本窗是以下降的趋向交叉或以上升的趋向交叉，上述警报先决条件成立。

59.  根据权利要求58所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述微处理器通过上述的构造样本窗的倾斜或趋向进一步辨认在上述样本窗群内的多个构造样本窗间的交叉来确定是否有由噪声或实际信号产生的警报先决条件。

60.  根据权利要求59所述之能量信号检测系统，其特征在于：对于正常能量信号检测，根据前述数据缓冲区的大小处理第一倾斜检测，一个预先确定数目的样本窗口群被分析一次作为样本窗口群的倾斜方向，以及上述微处理器被预先设定确定警报条件，当第一预先确定数目的样本窗口群在上述的预先确定数目的缓冲区样本窗口群的上述同样方向的趋向外面，该趋向是指下降趋向或上升趋向。

61.  根据权利要求60所述之能量信号检测系统，其特征在于：为快速的能量信号检测，上述微处理器进一步处理另外一个倾斜检测。每次当一个新的构造样本被输入上述数据缓冲区时，上述微处理器重新计算所有上述条件，包括上述样本窗口群的倾斜响应以及上述控制极限来确定上述构造样本窗的下降趋向或上升趋向是否是一个快速的趋向。

62.  根据权利要求61所述之能量信号检测系统，其特征在于：当发现一个快速趋向时，编组一个预先确定数目的快速构造的样本窗，其中每一个快速构造的样本窗包含有一个预先确定数目的连续的构造样本，为了能考虑任意一个快速的样本窗群，所有在上述快速的样本窗群的快速的构造样本群必须在同样上升趋向或下降趋向方式来确定是否有警报先决条件。

63.  根据权利要求62所述之能量信号检测系统，其特征在于：当在某个确定的预定时间段内有一个预先确定数目的快速样本窗群趋向朝一个方向时，这儿有一个有效的倾斜可供在合格时间段内寻找任意有效倾斜。

64.  根据权利要求63所述之能量信号检测系统，其特征在于：在一个预先确定数目的快速样本窗群趋向一个最初的方向或者向上或者向下第一次发生后，第一个定时器开始为随后的预先确定数目的快速样本窗群趋向一个相反的方向的第二发生计数，从而触发第二个定时器在上述第一个定时器停止计数时开始计数，然后，上述第二个定时器开始为另一个上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初的方向的随后第三发生计数，随之上述第二个定时器停止计数，接着第一个定时器开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的相反方向的随后第四发生计数，然后，上述第一个定时器再次停止计数，上述第二个定时器又开始为上述预先确定数目的快速样本窗群趋向上述最初方向的第五发生计数。

65.  根据权利要求64所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述检测过程被设置工作于具有预定循环数目的周期检测，为了触发上述报警条件，该周期检测包括上述预定数目的向上趋向和上述预定数目的向下趋向，其中每个半循环在预先确定时间周期内具有趋向上述相同方向的预先确定数目的快速样本窗群，表明一个警报条件以及将上述报警先决条件合格为报警条件。

66.  根据权利要求65所述之能量信号检测系统，其特征在于：当确定了一个报警条件时，上述系统产生一个输出信号在预先确定时间内将上述状态从恢复改变为警报，发给相连接的对应设备一个至少一秒钟的警报脉冲。

67.  根据权利要求59所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述能量传感器是一个热释电传感器也就是一个适于感应能量辐射的热释电感应元件，上述红外辐射作为输入信号通过热释电传感器的信号转换模块转换为输出信号，该输出信号通常包括低频的实际信号和混合在一起的噪声信号。

68.  根据权利要求67所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述微处理器的转换方法是指由一个模拟/数字转换器(A/D转换器)将来自上述热释电传感器的输出信号转换为数据样本以便用于数据处理。

69.  根据权利要求68所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述A/D转换器为上述输入信号提供一个内部差分参考电压，一个内部参考电压发生器产生一个参考电压输入到上述微处理器，上述热释电传感器的上述输出信号也进一步输入到上述微处理器。

70.  根据权利要求66所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述能量传感器是一个热释电传感器也就是一个适于感应能量辐射的热释电感应元件，上述红外辐射作为输入信号通过热释电传感器的信号转换模块转换为输出信号，该输出信号通常包括低频的实际信号和混合在一起的噪声信号。

71.  根据权利要求70所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述微处理器的转换方法是指由一个模拟/数字转换器(A/D转换器)将来自上述热释电传感器的输出信号转换为数据样本以便用于数据处理。

72.  根据权利要求71所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述A/D转换器为上述输入信号提供一个内部差分参考电压，一个内部参考电压发生器产生一个参考电压输入到上述微处理器，上述热释电传感器的上述输出信号也进一步输入到上述微处理器。

73.  根据权利要求42所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个与上述微处理器电连接的发光二极管(LED)和一个串连的电阻，于是当白光照在上述LED上时，引起一个可以测量的微电压信号，该微电压信号对应于照射在上述LED上的上述白光强度成比例变化，上述电压信号在上述系统中被利用作为对白光的检测以及被输入到上述微处理器作数据处理用。

74.  根据权利要求45所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个与上述微处理器电连接的发光二极管(LED)和一个串连的电阻，于是当白光照在上述LED上时，引起一个可以测量的微电压信号，该微电压信号对应于照射在上述LED上的上述白光强度成比例变化，上述电压信号在上述系统中被利用作为对白光的检测以及被输入到上述微处理器作数据处理用。

75.  根据权利要求59所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个与上述微处理器电连接的发光二极管(LED)和一个串连的电阻，于是当白光照在上述LED上时，引起一个可以测量的微电压信号，该微电压信号对应于照射在上述LED上的上述白光强度成比例变化，上述电压信号在上述系统中被利用作为对白光的检测以及被输入到上述微处理器作数据处理用。

76.  根据权利要求66所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个与上述微处理器电连接的发光二极管(LED)和一个串连的电阻，于是当白光照在上述LED上时，引起一个可以测量的微电压信号，该微电压信号对应于照射在上述LED上的上述白光强度成比例变化，上述电压信号在上述系统中被利用作为对白光的检测以及被输入到上述微处理器作数据处理用。

77.  根据权利要求42所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述报警输出电路是一个极性不敏感的报警输出电路，也即一个没有极性的输出由双向开关将上述控制面板的防区和共用地端口的连接端接到地线。

78.  根据权利要求45所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述报警输出电路是一个极性不敏感的报警输出电路，也即一个没有极性的输出由双向开关将上述控制面板的防区和共用地端口的连接端接到地线。

79.  根据权利要求59所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述报警输出电路是一个极性不敏感的报警输出电路，也即一个没有极性的输出由双向开关将上述控制面板的防区和共用地端口的连接端接到地线。

80.  根据权利要求66所述之能量信号检测系统，其特征在于：上述报警输出电路是一个极性不敏感的报警输出电路，也即一个没有极性的输出由双向开关将上述控制面板的防区和共用地端口的连接端接到地线。

81.  根据权利要求42所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个跳针树形电路，该跳针树形电路包括有两个或更多个和上述微处理器串连的选择跳针，其中只需要有一个提升电阻和一个输入电阻，并且每一个选择跳针需要一个权重电阻。

82.  根据权利要求45所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个跳针树形电路，该跳针树形电路包括有两个或更多个和上述微处理器串连的选择跳针，其中只需要有一个提升电阻和一个输入电阻，并且每一个选择跳针需要一个权重电阻。

83.  根据权利要求59所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个跳针树形电路，该跳针树形电路包括有两个或更多个和上述微处理器串连的选择跳针，其中只需要有一个提升电阻和一个输入电阻，并且每一个选择跳针需要一个权重电阻。

84.  根据权利要求66所述之能量信号检测系统，其特征在于：该检测系统进一步包括有一个跳针树形电路，该跳针树形电路包括有两个或更多个和上述微处理器串连的选择跳针，其中只需要有一个提升电阻和一个输入电阻，并且每一个选择跳针需要一个权重电阻。

85.  根据权利要求81所述之能量信号检测系统，其特征在于：其中上述一个或多个选择跳针是可变电阻。

86.  根据权利要求84所述之能量信号检测系统，其特征在于：其中上述一个或多个选择跳针是可变电阻。

能量信号检测过程和系统
技术领域
本发明有关于能量信号检测，尤其有关于一种能量信号检测过程和系统，其能够使误报减到最小并且最大化能量信号检测的灵敏度、性能和可靠性。
背景技术
很大数量的误报正在造成安全工业失去与政府和私有执行代办处的可信度。在许多司法中，针对误报的不反应政策和重罚款的一个趋向已经到位。一些误报与使用者相关，但是多数误报起源于被动红外(PIR)探测器，在当今使用的其中多数是低端，低成本探测器。
移动检测器是一能量信号检测设备，其运用被动红外(PIR)技术在入侵情形下探测出人体移动而激活警报。传统的移动感应器，比如PIR感应器，通常包括一个感应器外盒、一个感应元件、一个透镜将红外能量集中到感应元件上以便检测出在一个感应区内的一个物体的移动，和一个编译来自感应元件输出信号的决策电路(这个电路也许包括一个模拟-数字转换器)以便识别在感应区内的物理移动。
一个典型的常规能量信号检测器使用一个热释电感应模块作为感应元件，这个感应元件有着非常低的模拟信号输出。一个低的但是仍然有用的峰-峰值在1到2毫伏的交流电信号具有一个大得多的峰-峰值在10毫伏左右的高频率噪音成分，所有这些附着在一个400到2000毫伏的直流电组分上，这些信号将随温度变化，老化并且分开。这个信号有用的频率成分在0.1到10赫兹之间。透镜将红外能量集中到感应元件上。这个感应元件的输出在传统上是输入给一个窄带通滤波器去减少高频率噪音和剥离这个信号附着的直流电元素。处理过后的信号进一步输入给一个高增益放大器(典型放大倍数大约72分贝)以便信号能够被分立元件或微处理器用于做决定和采取行动。
传统能量信号检测器的一个缺点是在滤波和增益阶段。通过对信号滤波，它也去掉了有时对能够做出一个可靠决定的至关重要的信息。在感应元件和滤波阶段中间由于外在电力因素或外力引起的任何信号的不连续性看起来将和一个在增益阶段输出的低端红外能量信号没什么不同。这个缺点影响到能量信号检测器的最大检测范围和防宠物的可靠性。在这些阶段之后可用的典型的信息处理方法是在对曲线分析下对能量信号做根均方或相似处理，从而决定这个能量值是否超过一个阈值。再旧一些的检测处理器没有处理典雅技术的能力。这里也有一个频率组分，它将在0.1到10赫兹之间变化，并且随着移动改变。这儿经常甚而没有一个单一的具有任何可使用的给定频率的完整周期。
因为拥有这样的由于信号的预先条件带来的局限，几乎所有常规能量信号检测器都包括一个“脉冲计数”的特征，该特征基本上承认能量信号检测器在正常工作条件下会误报。高端的更昂贵的能量信号检测器可能包括一个第二种感应方法(比如一个微波传感器)，在决策过程中它需要用一种技术去证实另外一种技术。
更明确一些，这个热释电感应模块通常包括一个信号输入端用于接收由移动目标的红外能量引起的红外信号，例如，在检测区内，一个信号输出为适应产生一个预先确定水平的输出信号以便响应这个红外信号，其中这个输出信号被输入到决策电路用于在检测区域内的移动目标的物理移动的进一步识别分析。
常规能量信号检测器特别是移动检测器的一个重大问题是这个热释电感应模块(+直流偏移)的输出信号非常低，其典型值在毫伏级，所以与在检测区域之内的实际物理运动相对应的输出信号很容易地被周围的噪声或对热释电感应模块所接收到的红外能量有影响的其他因素所取代。作为结果，常规移动传感器的整体表现将是有限的。
为了克服这一问题，移动检测器也许进一步包括一个信号滤波电路和一个信号放大电路，这些电路和热释电感应模块电子地相联接，其中热释电感应模块的输出信号被输入到信号滤波电路和信号放大电路，这些电路被安排分别将噪声信号滤掉和进一步将滤波后的信号放大作为对热释电感应模块输出信号的进一步处理。因此，当信号通过这个信号滤波电路和信号放大电路时，有些信号被去掉了。
这样的信号过滤和信号放大的策略的一个持续存在的问题是有些反映与周围噪声相对的实际物理移动的信号也许被信号过滤电路错误地去除掉了，这样在检测区域之内的真正或实际的物理移动可能不能被成功地检测到。另一方面，反映周围的噪声或任何其他环境因素的那些输出信号也许被错误地解释为在检测区域内的实际物理移动结果，以致产生误报。
一种克服这些设计上的局限性的方法是将信号直接地输入一个数字信号处理器(DSP)。DSP处理器能够很好地工作与低电平信号和高频率组分。这种方法除了在费用上有重大增加之外，它仍然有它的技术缺点。比如，同典型地被分配给一个PIR设计的能量相比，DSP消耗更大能量。
DSP处理器被设计成与频域的信号工作。它独特地被剪裁成能完成对信号的在高频率段的傅立叶数学分析。这里问题是这个信号主要地存在于时域。没有可以分析的一致的信号频率。而且频率上越慢的信号，将需要更多存储空间和功率去检测出它。有人会想数位过滤掉高频率的噪音组分以便检测出间断性。这意味着需采集秒级时间长度的样本以便能检测出需要的低频率信号。作为将工作的样本的存贮随之成为问题。增加存贮空间又导致增加费用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中该能量信号检测过程和系统不仅能够提高灵敏度，性能和可靠性，还能够通过辨别噪声和实际信号来减少误报。
本发明的另一目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中所有检测到的信号被输入作为通过统计计算来辨别环境噪声和实际信号。换言之，在计算前是不会滤掉能量信号的，而传统的能量信号检测器在过滤噪声信号的同时有可能导致将实际的信号去除了。
本发明的另一目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中作为输入信号的检测到的能量信号中的环境噪声和实际信号是通过位于控制上限(UCL)和控制下限(LCL)之间的控制范围来辨别，该控制上，下限是基于标准偏差和A2因子计算得。
本发明的另一目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中该能量信号检测过程和系统通过对输入的能量信号提供内部差分参考电压从而提高能量输入分辨率。
本发明的另一目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中该能量信号检测过程和系统通过不采用任何信号转换作为对信号的准确测量但对所有输入能量信号采样从而进一步提高分辨率。
本发明的另一目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中该能量信号检测过程和系统通过双向开关将控制面板的防区“ZONE”和共用地端口“COM”的连接端接到地线从而提供一个没有极性的输出。
本发明的另一目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中该能量信号检测过程和系统能够避免由于白光引起的误报而不需要使用昂贵复杂的透镜，该透镜被做为阻挡白光所用，或者在透镜或传感器上安装一个白光过滤器或一个白光检测器，比如硫化镉(CDS)光电检测器的白光检测器。
本发明的另一目的在于提供一种能量信号检测过程和系统，其中该能量信号检测过程和系统能够极大地达到上述目的，通过将机械和电子元件减到最少以便将制造费用降至最低从而将系统的最终售价也降至最低。
为达上述目的，本发明提供了一种能量信号检测过程，该过程包括以下步骤：
(a)接收大量数据样本和及时生成一个预先确定数目的构造样本的样本窗；
(b)为每一个构造的样本窗确定控制范围；
(c)通过比较连续的创建好的样本窗口之间的关系确定是否有报警条件；以
(d)当报警条件符合时，产生一个输出信号。
上述能量信号检测过程通过一个系统执行，该系统包括
一个能量传感器定义一个检测区域和根据输入能量产生的检测能量；
一个与上述能量传感器电连接的微处理器，其包括，用于将输入能量信号转换为数据样本的方法，即时地将大量数据样本构造去形成构造样本的预先确定数目的构造样本窗，为每一个上述构造样本窗确立一个控制范围，通过比较上述连续的创建好的样本窗口之间的关系，该微处理器能确定是否有报警条件或报警先决条件；以及，
一个与上述微处理器电连接的警报输出电路，当上述微处理器确定一个报警情形时，该警报输出电路在预先确定时间内将输出状态从恢复改变为警报。
本发明的这些和其他目的，特征和优点将从以下的详细描述，附图以及所附权力要求书体现得更明显。
附图说明
图1为本发明之能量信号检测系统的一种较佳实施例的方块图。
图2为本发明之能量信号检测系统的上述较佳实施例的电路图。
图3为本发明上述较佳实施例中能量信号检测系统的物理元件的透视图。
图4为本发明上述较佳实施例中能量信号检测过程方法的流程图。
图5A为本发明上述较佳实施例中当没有信号时，来自热释电感应元件的模/数采样图。
图5B为本发明上述较佳实施例中当有小信号时，来自热释电感应元件的模/数采样图。
图6为本发明上述较佳实施例中控制上限和控制下限图。
图7为本发明上述较佳实施例中的1000-2000样本窗和4000-5000样本窗图。
图8为本发明上述较佳实施例中在1000-2000样本窗内的不连续性图。
图9为本发明上述较佳实施例中能量信号检测系统的白光检测器的放大电路原理图。
图10为本发明上述较佳实施例中能量信号检测系统的极性不敏感报警输出电路的放大电路原理图。
图11为本发明上述较佳实施例中能量信号检测系统的模拟到数字转换器的方块图。
图12A-C为本发明上述较佳实施例中一个样本窗群内的构造样本窗之间多种类型交叉的示意图。
图13A为本发明上述较佳实施例中一个样本窗群内的构造样本窗之间无交叉变化的示意图。
图13B为本发明上述较佳实施例中一个样本窗群内的构造样本窗之间下降交叉变化的示意图。
图13C为本发明上述较佳实施例中一个样本窗群内的构造样本窗之间上升交叉变化的示意图。
图14A为一种传统选择跳针电路图。
图14B为本发明上述较佳实施例中跳针树形电路图。
图14C为本发明上述较佳实施例中跳针树形电路的一种可选择方式电路图。
具体实施方式
参看图1到图4，其显示有本发明之一种能量信号检测过程和系统的一种较佳实施例。该能量信号检测过程和系统适应于检测移动，例如一个PIR移动探测器，或用于烟雾，温度，煤气以及光线的传感器衍生的各种其他类型能量。
在本较佳实施例中，能量信号检测系统包括一个能量传感器20，一个微处理器30以及一个报警输出电路40，能量传感器20用来定义一个检测区域和根据输入能量产生的检测能量。
与能量传感器20电连接的微处理器30包括有一个模拟到数字转换器(ADC)31以便将输入能量信号转换成数据样本，其中大量数据样本被实时地作平均处理去形成构造样本的预先确定数目的构造样本窗，为每一个上述构造样本窗确立一个控制范围，通过比较上述连续的创建好的样本窗口之间的关系，微处理器30能确定是否有报警情形。
当微处理器30确定一个报警情形时，与微处理器30电连接的警报输出电路40在预先确定时间内将输出状态从恢复改变为警报。
在本较佳实施例中，能量信号检测系统由一红外传感器实现，能量传感器由一热释电传感器20实现，热释电传感器20是一个适于感应能量辐射的热释电感应元件，在本较佳实施例中，能量指的是在一个检测区域内的红外能量10。热释电传感器20是具有两个或多个被动检测能量的感应元件，当各个感应元件检测到的能量有所不同时，一个信号将被产生。
红外能量10照射到热释电传感器20，红外能量10作为输入信号21通过热释电传感器20的信号转换模块22转换为输出信号23，其中输出信号23通常包括低频的实际信号和混合在一起的噪声信号。
微处理器30由一集成电路实现，比如一个ZiLOG公司的Z8 XP系列的8个管脚的小外形集成电路封装(SOIC)的芯片，其中ZiLOG是生产厂商标志，Z8是产品线标志，XP是微处理器家庭标志。微处理器30具有模/数(A/D)转换器31，其将热释电传感器20的输出信号23转换为数据样本供数据处理用。
在本较佳实施例中使用了一个10位的sigma delta A/D转换器。为了增强A/D转换器31的输入分辨率，本发明为输入的能量信号提供一个内部差分参考电压，参看图2和图11，微处理器30的管脚3被输入一个内部参考电压发生器321产生的一个参考电压V_REF，微处理器30的管脚5被输入一个来自热释电传感器20的输出信号23，其中越低的参考电压提供越高的分辨率。
在本较佳实施例中，参看图2和图11，微处理器30在ANA3结点内部地提供一个1伏参考电压(V_REF)，同时来自热释电传感器20的0伏-2伏的输出信号23通过管脚5输入到ANA2结点，其中任何一个来自热释电传感器20的输出信号23在其值在1伏到2伏之间时是一个正信号，而在其值在0伏到1伏之间时是一个负信号。相应地，来自热释电传感器20的输出信号23的这样一个差分输入给出一个数值相等于输入之间的差别从而极大地将A/D转换器31的输入分辨率由10位提升到11位。
A/D转换器31，比如以上提到的10位sigma delta转换器可以牺牲转换速度以提供更高的准确度。在内部，数据被保证有10位的精确度，然而通过采取多个样本并用一个预先设计好的方法构造他们，几个额外的分辨率位变得有用。这提供了一个非常准确的输入信号，但不需要预先处理任何重大的硬件。
A/D转换器的分辨率在1个2伏特范围内可以是16384步。当数据样本被输入和缓存时，最大和最小的样本值被跟踪。这样做是为了减低算术浮点运算的要求。通过保留最小值和最大值读数，数据样本可以归一化回到8位整数而不会损失分辨率，同时允许使用更少的内存将余下的重的数据缓存完成。如果所有数据被作为浮点数留下，那技术是不可能在如此低价型微处理器30上实现的。
微处理器30进一步包括一个温度传感器34用来确定以环境温度作参考的目标温度以便控制微处理器30的灵敏度。微处理器30还包括一个5.5兆赫兹的内部晶振35。其中红外能量10受环境温度影响，微处理器30中进行的信号分析需要根据温度传感器34检测到的环境温度的变化而作相应调整。
在本较佳实施例中，在测量和计算前是不会象传统能量信号检测器那样将检测到的能量信号滤掉，当一个实际信号被错误地当作噪声信号过滤掉时，该能量信号检测器的灵敏度受到不利影响。所以，为了将本发明之能量信号检测过程和系统的灵敏度最大化，所有来自热释电传感器20的输出信号23被输入到微处理器30的A/D转换器31，然后被转换成数据样本作数据处理以便辨别实际信号和噪声信号。
在本较佳实施例中，能量信号检测过程包括以下步骤：
(a)接收大量由微处理器30的A/D转换器31转换的数据样本和及时生成一个预先确定数目的构造样本的样本窗；
(b)为每一个构造的样本窗确定控制范围；
(c)通过比较连续的创建好的样本窗口之间的关系确定是否有报警条件；以及，
(d)当报警条件符合时，产生一个输出信号。
上述步骤(a)又包括以下步骤：
(a1)采集来自A/D转换器的数据样本；
(a2)构造上述数据样本去创立上述数据样本；以及，
(a3)缓存上述构造的样本去及时形成1个或多个上述的构造样本。
在上述步骤(a2)中的原始数据样本经过实时统计处理，以及为滤除噪声和增加分辨率构造的样本是从原始数据样本构造而来。
在本较佳实施例中，大量的原始数据样本经过平均处理形成一个构造样本。换言之，任何转换信号都不会单独地被采取作为准确测量。在本较佳实施例中，比如，18个原始数据经过平均处理形成一个构造样本。应该注意到的是当4个数据样本经过平均处理产生一个构造样本时，它给出另外1位输入分辨率，当16个数据样本经过平均处理产生这个构造样本时，它给出另外2位输入分辨率。所以，对数据进行平均处理形成构造样本进一步提高了输入分辨率2位并且因而使本发明之能量信号检测过程和系统的输入分辨率由11位变为13位。
在本较佳实施例中，在上述步骤(a3)，因为所有的来自热释电传感器20的输出信号转换的数据样本被做平均处理形成构造样本，噪声也被作为信号的一部分对待。所以这些含有噪声部分和信号数据的信号以控制范围方式应该被同等对待和分析。对一个构造窗口控制范围的实时计算包括预先确定数目的连续的构造样本，比如26个。
参看图5A和图5B，如果对数据样本包括实际信号和噪声进行分析，会发现他们是正态分布。对于呈正态分布的数据，可以用一本课本作参考捷径来计算标准偏差。68.26％的数据将分布在均值的1个标准偏差内，95.46％的数据将分布在2个标准偏差内，以及99.73％的数据将分布在3个标准偏差内。换言之，所有构造样本的99.73％将分布在各自的构造样本窗的控制范围三个标准偏差以内。
这么一个精密的特征是组成一正态分布的数据的99.73％分布在均值的标准偏差内。实际上，所有绘图的数据点被假设应该分布在3个标准偏差限制内，也就是控制上限(UCL)和控制下限(LCL)。考虑到在一个正态分布中数据分布在UCL和LCL之外的很低的发生率(千分之3)，这显得很合理。
在上述步骤(a3)，用于计算控制范围的大量预先需要的因素是由每一个购造样本窗决定的。这些因素是购造样本窗范围也就是构造样本最大值(MAX)，构造样本最小值(MIN)，以及构造样本平均值(AVE)，此平均值也就是构造样本总和除以构造样本数。
在上述步骤(b)，为了确定每一个上述购造样本窗的控制范围，每一个购造样本窗的UCL和LCL可以由构造样本平均值(AVE)加上或减去购造样本范围乘以一个A2因子来计算，其中该A2因子是一个基于购造样本窗大小的系数，也就是放在该购造样本窗内的购造样本的数目。这只对正态分布的数据有效，换言之此A2因子是一个计算标准偏差的快速而且有效的方法，例如3个标准偏差。这只能被用于呈正态分布的数据(也就是高斯/贝尔分布曲线)。一个大小在20的购造样本窗的A2因子是0.16757。计算A2因子的公式是：A2因子＝1.7621*(购造样本窗大小)^(-0.7854)。
换言之，对报警先决条件的决定不是基于原始数据或单个购造样本数据，而是基于购造样本窗的控制上限和控制下限，如图6所示，其中对每个购造样本窗的UCL和LCL计算如下：
UCL＝AVE+A2x购造样本范围
LCL＝AVE-A2x购造样本范围
为了使用实时的控制上限和控制下限，本发明提供在不同时间段的大量控制极限，以便可以使用上述控制极限(UCL/LCL)来比较两个或多个购造样本窗的控制极限(UCL/LCL)之间的关系从而决定报警先决条件。这要求本发明能够缓存一定数量的数据也就是购造样本。这是将原始数据从浮点数归一化回到8位数据值的原因。值得欣慰的是所用的微处理器30，也就是ZiLOG Z8 XP 8 Pin SOIC芯片，有1000字节的内存。
上述步骤(c)又包括以下步骤：
(c1)编组一个预先确定数目的上述连续的购造样本窗去形成一个窗口群以便比较上述窗口群的上述连续的购造样本窗之间的关系，在上述每个连续样本群之间形成一个预先确定数目的购造样本的间隔。在本较佳实施例中，四个连续的构造样本窗被编组在一起形成一个窗群，在两个连续的构造样本窗之间的间隔倾向由1到2个构造样本组成。
(c2)分析出现在窗口群内的购造样本窗的位于UCL和LCL之间的控制极限范围的任何统计上的重要变化去区分噪音和实际信号以便确定是否有报警先决条件。
在上述步骤(c2)，为了有一个重大警报事件，在窗口群内的所有连续的购造样本窗必须跟随相同的趋向变动方向。
在本较佳实施例中，两个连续购造样本窗的交叉是指将其中一个购造样本窗的UCL以及LCL之一和在同一个样本窗群内的另外前一个或后一个购造样本窗的控制极限(UCL/LCL)之一相比较来发现变化，比如一个少于交叉如图12A所示，一个多与交叉如图12B所示，以及一个相等交叉如图12C所示，其中交叉百分比在50％到500％之间。
比如，如图13A所示，当样本窗群内的多个构造样本窗是连续一排，则不考虑警报先决条件；当在样本窗群内的1到4个构造样本窗是以下降的趋向交叉如图13B所示或以上升的趋向交叉如图13C所示，警报先决条件开始成立。
上述步骤(C)在步骤(C2)之后还包括步骤(C3)，即通过构造样本窗的倾斜或趋向辨认在上述样本窗群内的多个构造样本窗间的交叉来确定是否有由噪声或实际信号产生的警报先决条件。
在上述步骤(C3)，对于正常能量信号检测，第一倾斜检测被处理。根据数据缓冲区的大小，一个预先确定数目的样本窗口群被分析一次作为样本窗口群的倾斜方向，以及微处理器30被预先统计地设定确定警报条件，当第一预先确定数目的样本窗口群在上述的预先确定数目的缓冲区样本窗口群的上述同样方向的趋向外面，该趋向是指下降趋向或上升趋向。在本较佳实施例中，数据缓冲区在任意时候都有100个或更多的构造数据样本输入，因而24个缓冲区样本窗口群被分析以及，在任意时候，这24个缓冲区样本窗口群中必须至少17个趋向在同样的方向，为了符合进入报警情形的警报先决条件，当中立趋向是正确的时候要没有反向趋向。当缓冲区样本窗口群中的任何一个样本窗口群趋向和同样的方向不一致时，放弃该整个缓冲区样本窗口群。
应该注意的是，当任何一个样本窗口群和缓冲区样本窗口群有相反的趋向发生时，那一定是系统有什么错误，并且这反映检测区域没有实际状况。然后，这个过程被重新设置。
为快速的能量信号检测，上述步骤(C3)进一步处理另外一个倾斜检测。每次当一个新的构造样本被输入数据缓冲区时，微处理器30重新计算所有条件，包括样本窗口群的倾斜响应以及控制极限来确定构造样本窗的下降趋向或上升趋向是否是一个快速的趋向。
当发现一个快速趋向时，例如一个人在一个PIR移动传感器(能量信号检测系统)前跑的情形，编组一个预先确定数目的快速构造的样本窗，其中每一个快速构造的样本窗包含有一个预先确定数目的连续的构造样本，例如4个。在本较佳实施例中，例如形成1个快速样本窗群要求有3个快速的构造样本窗以便确定倾斜趋向，其中在两个连续的快速构造样本窗之间的间隔倾向由1到2个构造样本组成。
为了能考虑任意一个快速的样本窗群，所有在快速的样本窗群内的快速的构造样本群必须在同样上升趋向或下降趋向方式。在本较佳实施例中，为确定是否有警报先决条件，至少需要5个以上升趋向或下降趋向倾斜的连续快速样本窗群来启动一个周期测量过程。
当有5个或更多个快速样本窗群在一特定预先确定的时间段内趋向一个方向时，这表明这儿有一个有效的倾斜而且系统将会在合格的时间段内寻找任意有效倾斜。控制极限UCL/LCL的倾斜极大地帮助确定信号的本质。从技术上讲，快速移动总是产生频率组分因而时间周期被测量。如果时间周期特短或特长，这表明这个频率在系统感兴趣的频率之外，系统应丢弃它。
在5个或更多个快速样本窗群趋向一个最初的方向或者上升趋向或者下降趋向第一次发生后，第一个定时器开始为随后的5个快速样本窗群趋向一个相反的方向的第二发生计数，从而触发第二个定时器在第一个定时器停止计数时开始计数。第二个定时器开始为另5个快速样本窗群趋向最初方向的随后第三发生计数。接着第二个定时器停止计数，第一个定时器开始为随后的5个快速样本窗群趋向最初方向的相反方向的随后第四发生计数。然后第一个定时器再次停止计数，第二个定时器又开始为随后的5个快速样本窗群趋向最初方向的第五发生计数。
在本较佳实施例中，上述检测过程被设置工作于具有3个循环的周期检测，为了触发报警条件，该周期检测包括3个向上趋向和3个向下趋向。换言之，其中每个半循环在预先确定时间周期内具有5个快速样本窗群趋向相同方向，表明一个警报条件以及将上述报警先决条件合格为报警条件。在上述步骤(d)当确定了一个报警条件时，根据本较佳实施例，系统产生一个输出信号在预先确定时间内将输出状态从恢复改变为警报，发给和本能量检测系统相连接的对应设备一个至少一秒钟的警报脉冲。
照常规，为了防止白光引起的误报，一个昂贵的由特殊材料制成的能阻挡白光的透镜和能量信号检测系统配备在一起来过滤白光。在另外一种情况下，透镜或传感器和一个白光过滤器安装在一起来过滤白光。这种过滤器方法不仅昂贵，而且在所有条件下即便是特别为检测红外能量的操作不管白光是否出现将会减低灵敏度。一些常规设备包含有一个白光检测器，比如一个CDS光电检测器，给予检测器测量白光出现的能力，因此检测器能合格白光的有效性以便不创造一个误报。当然这种方法比过滤器方法好，但也是昂贵的。
本发明极大地提供了一种最经济和最创新的方法来解决白光的问题，通过简单地利用在各种能量信号检测系统比如一个移动感应器中包含的发光二极管LED来显示移动发生了以及告知走过的使用者感应器是在开或关的状态，而不需安装任何另外的零件或元件。参看图3和图9，本发明之能量信号检测系统包括一个和微处理器30的管脚6电连接的LED和一个串连的电阻R11，于是当白光照在LED上时，引起一个可以测量的微电压信号，该微电压信号对应于照射在LED上的白光强度成比例变化。该电压信号在本发明之能量信号检测系统中被利用作为一个白光的检测以及被输入到微处理器30作数据处理用。
参看图2和图10，在本较佳实施例中，能量信号检测系统的报警输出电路是一个极性不敏感的报警输出电路，也即一个没有极性的输出由双向开关将控制面板的防区ZONE和共用地端口COM的连接端接到地线。传统的，移动感应器或其他能量信号检测系统输出通过一个继电器连接到控制面板或其他设备的防区和共用地端口的联接端。在本较佳实施例中，不需要继电器，而是提供了一个连接到地线GND的双向开关。
参看图14A，如果一个传统的跳针电路被使用与微处理器30，每个选择跳针将需要在微处理器30上有一个单独的输入，一个单独的输入电阻(R11，R12，R13，R14)，一个单独的提升电阻(R15，R1，R17，R18)，以及电力消耗(当跳针存在时，电流通过该提升电阻)。参看图2和图14B，在本较佳实施例中，能量信号检测系统中使用一个跳针树形电路，它包括两个或更多个和微处理器30的管脚7串联的选择跳针。如图14B所示，支持多个跳针1到4只需要1个A/D转换器输入(ANA0)，一个提升电阻(R1)，一个输入电阻(R2)，以及针对每个跳针的单一权重电阻，其中电力消耗(流过提升电阻(R1)的电流)比传统的跳针电路低。值得指出的是，跳针的预先确定的数目等于(一个预先确定的平方)能够被A/D转换器读到的组合数。比如4个跳针等于可以由A/D转换器读的16个独特的电压范围以及在软件里解码以便决定每个跳针的状态。
参看图14C，在本较佳实施例中，跳针树形电路的另外一种模式如图14B所示，其中一个或多个可变电阻被使用。参看图14B，能够注意到A/D转换器的输入被解读和解码成一定数量的范围。每个跳针或可变电阻代表一个数值的范围。这允许将一个或多个权重可变电阻值和跳针的状态一起解码。这也允许将一定数量的是/否选择(跳针)和一定数量的范围(可变电阻器的敏感性，容量或强度等)一起由A/D转换器和在一个单独A/D转换器输入上的软件解读和解码。
根据以上对本发明的描述，本发明之能量信号检测过程和系统极大地达到以下特征：
(1)本发明不仅能够提高灵敏度，性能和可靠性，还能够通过辨别噪声和实际信号来减少误报。
(2)其中所有检测到的信号被输入作为通过统计计算来辨别环境噪声和实际信号。换言之，在计算前是不会滤掉能量信号的，而传统的能量信号检测器在过滤噪声信号的同时有可能导致将实际的信号去除了。
(3)依据本发明之能量信号检测过程和系统，作为输入信号的检测到的能量信号中的环境噪声和实际信号是通过位于控制上限(UCL)和控制下限(LCL)之间的控制范围来辨别，该控制上，下限是基于标准偏差和A2因子计算得。
(4)本发明通过对输入的能量信号提供内部差分参考电压从而提高能量输入分辨率。
(5)本发明通过不采用任何信号转换作为对信号的准确测量但对所有输入能量信号做实时采样做数据处理从而进一步提高分辨率。
(6)本发明之能量信号检测过程和系统通过双向开关将控制面板的防区“ZONE”和共用地端口“COM”的连接端接到地线从而提供一个没有极性的输出。
(7)本发明之能量信号检测过程和系统能够避免由于白光引起的误报而不需要使用昂贵复杂的透镜，该透镜被做为阻挡白光所用，或者在透镜上或传感器上安装一个白光过滤器或一个白光检测器，比如硫化镉(CDS)光电检测器的白光检测器。
本领域技术人员将会理解上述图示和所描述的本发明的实施例是仅作为例子而已，不视为限制本发明的范围。
因此可以看到本发明的目的已经被充分且有效地完成了。所描述的这些实施例是为了说明本发明的功能和结构上的原理，实施例可以在不脱离这些原理的情况下变化。因此本发明包括以下权力要求的精神和范围所包含的所有修改。