[发明专利]能量信号检测过程和系统

说明书

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。