[发明专利]基于距离像的超声波空间监测防盗方法

说明书

技术领域

本发明属于电子通信领域，涉及利用超声波进行检测的电子装置，具体涉及一种基于距离像的超声波空间采样方法、监测防盗装置及方法。

背景技术

随着人民生活质量的不断提高，对于个人、公共财产以及一些关键物品的防盗需求也日益凸显。一般需要防盗保护的财物通常置于相对固定且封闭的空间，如保险柜、库房、车内、货箱等位置。而现有针对相对固定且封闭的空间的防盗方法，如目前已大量应用的汽车防盗方法，是通过震动检测器来判定是否有人进行入侵盗窃。其基本原理是测量汽车的震动是否超过某个阈值，但车外环境的震动，如烟花爆竹等，常常使震动检测器误报。除此之外，还有防盗性能更好的防盗系统，其原理如通过检测空气流量变化、图像识别等来实现防盗，但其系统结构复杂、成本很高，而且具有适用的局限性。检测空气流量变化的方法在房间中易受空气流动的影响，图像识别则易受光线变化的影响，所以其并不能广泛适用于汽车、保险柜、货箱、库房，需要防盗的房间等相对固定且封闭的空间。相比于其他防盗方法，通过超声波对空间状态进行监测来实现防盗的方法具有实现简单、监测灵敏、误报率低、成本低的优点。

现有的空间内超声防盗方法是通过超声波发射和接收的两个信号，将监测空间作为一个系统，获得一个系统响应，再以此系统响应形成一个不断修正的模板。当发生入侵时，其系统响应会发生变化，与模板相比较可得到不同，由此实现防盗。具体如超声波防盗空间预警方法（CN102110337A）所述。但是，此方法根本原理是把监测空间看做一个系统，根据发射信号和接收信号，通过反卷积得到系统响应再作为模板比对；而反卷积计算实际上是个病态问题，一个微小的扰动都可能使结果发生不可预估的巨大变化[曾小玲.反卷积与反卷积算法[J]. 电子测量与仪器学报,1989,04:25-33+62]。比如，超声波的传播易受到温度影响，又或是其他干扰都可能导致系统响应的巨大误差，从而发生误报。另外，附图1给出了现有超声波防盗装置的基本结构，其发射换能器和接收换能器必须分布在探测空间的两端。这是因为当发射接收置于同侧利用回波进行监测时，一定范围外的变化也会导致回波信息的变化发生误报，这为一些特定的应用也设置了安装限制。

对超声波防盗监测而言，还有一个重要的问题就是监测距离和监测精度的矛盾。当采用具有大平均功率、大时宽的信号形式时，保证了监测的距离，但其监测的精度也即距离分辨力会降低。监测精度低是现有的超声波防盗方法无法对信号的特征进行提取的重要原因。而高精度的超声波探测距离通常距离很近，如医用的超声波检查、工业上的探伤检查，而这一类的方法又难以满足防盗监测的距离要求。具有大时宽带宽积特点的脉冲信号，如线性调频脉冲信号，通过脉冲压缩处理能够兼得高的距离分辨力和远的测量距离。但此类信号由于脉宽较大，而在脉冲体制下发射同时不能接收，其在探测时会出现近距离的盲区。

发明内容

为克服现有超声波防盗技术采用反卷积技术容易误报，同时存在安装限制或存在近距离盲区的各种不足，本发明公开了一种基于距离像的超声波空间采样方法、监测防盗装置及方法。

本发明所述基于距离像的超声波空间监测防盗装置，其特征在于，包括控制器和与控制器连接的报警装置，还包括与控制器数据连接的数字信号处理器和波形产生器，所述波形产生器能够生成窄脉冲信号和线性调频信号，并与超声波发射装置连接，所述数字信号处理器与超声波接收装置连接，所述超声波接收装置将接收的超声波信号分离为窄脉冲和线性调频信号，分路传输至数字信号处理器。

优选的，所述超声波接收装置由依次连接的超声波接收换能器、滤波放大器、分离转换电路组成，所述分离转换电路将滤波放大器输出的模拟信号分离为窄脉冲和线性调频信号，并转化为数字信号；所述分离转换电路输出端与数字信号处理器连接。

优选的，所述分离转换电路由AD转换器和数字信号分离电路组成，数字信号分离电路输出端与数字信号处理器连接；或由模拟信号分离电路和AD转换器组成，AD转换器输出端与数字信号处理器连接。

进一步的，所述模拟信号分离电路由四路功分器和与四路功分器连接的两个信号处理模块组成，每一信号处理模块包括两个混频支路，所述混频支路由混频器和低通滤波器组成，混频器的信号输入端和信号输出端分别连接四路功分器的一个输出端和低通滤波器的输入端；

所述信号处理模块还包括本振和九十度移相器，所述本振的输出端与九十度移相器的输入端连接，所述本振的输出端和九十度移相器的输出端分别与两个混频支路中混频器的本振输入端连接。