專利名稱：多普勒傳感器和包括該多普勒傳感器的照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多普勒傳感器和包括該多普勒傳感器的照明設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提供了用于探測(cè)人體的多普勒傳感器(見(jiàn)例如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2010-191857)。多普勒傳感器設(shè)計(jì)為向探測(cè)范圍發(fā)射或輻射電波(發(fā)射波)，例如毫米波，并接收從探測(cè)范圍反射的電波(反射波)，由此獲得對(duì)應(yīng)于人體的運(yùn)動(dòng)速度的頻帶的多普勒信號(hào)并根據(jù)多普勒信號(hào)確定探測(cè)范圍內(nèi)是否存在人體。用于探測(cè)人體的另一傳感器是例如用于探測(cè)從人體輻射的熱射線的熱傳感器。然而，與此熱傳感器相比，多普勒傳感器具有探測(cè)位于長(zhǎng)的距離處的人體的優(yōu)點(diǎn)。因此，多普勒傳感器更勝任固定到建筑物中的高天花板的情況。上述多普勒傳感器用于照明設(shè)備中，該照明設(shè)備根據(jù)多普勒傳感器對(duì)人體的探測(cè)來(lái)開(kāi)通和關(guān)斷光源。與手動(dòng)開(kāi)通和關(guān)斷光源時(shí)的情況相比，該照明設(shè)備使得可能減少在用戶忘記關(guān)斷光源的操作時(shí)引起的不必要的功耗。在現(xiàn)有技術(shù)多普勒傳感器中，將多普勒信號(hào)中一定數(shù)量的頻率的強(qiáng)度的和與一定閾值相比較，并且在和高于閾值時(shí)，確定存在人體。然而，即使對(duì)于人體以外的運(yùn)動(dòng)對(duì)象，該和也能夠高于閾值，引起錯(cuò)誤探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上，本發(fā)明提供一種能夠防止錯(cuò)誤探測(cè)的多普勒傳感器和包括該多普勒傳感器的照明設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種多普勒傳感器，包括多普勒信號(hào)生成單元，用于向探測(cè)范圍發(fā)射電波和從探測(cè)范圍接收電波，并基于發(fā)射所述電波中使用的發(fā)射信號(hào)和從所接收的電波獲得的接收信號(hào)來(lái)生成多普勒信號(hào)；以及確定單元，用于通過(guò)使用第一峰值頻率進(jìn)行頻譜分析來(lái)確定所述探測(cè)范圍中是否存在人體，所述第一峰值頻率是通過(guò)從所述多普勒信號(hào)的頻譜減去背景頻譜所獲得的差頻譜中具有最高強(qiáng)度的頻率。在所述頻譜分析中，所述確定單元可以計(jì)算在相對(duì)于所述第一峰值頻率的低頻側(cè)和高頻側(cè)中的相同寬度的頻帶上的強(qiáng)度的和，并在所述低頻側(cè)中的和小于所述高頻側(cè)中的和時(shí)，確定在所述探測(cè)范圍中不存在人體。在所述頻譜分析中，當(dāng)所述第一峰值頻率和所述差頻譜中具有第二最高強(qiáng)度的第二峰值頻率中的一個(gè)是另一個(gè)的整數(shù)倍時(shí)，所述確定單元可以確定在所述探測(cè)范圍中不存在人體。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種照明設(shè)備，包括所述多普勒傳感器；以及光源驅(qū)動(dòng)單元，用于基于來(lái)自所述確定單元的確定結(jié)果來(lái)開(kāi)通電光源。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)使用第一峰值頻率進(jìn)行頻譜分析來(lái)確定所述探測(cè)范圍中是否存在人體，所述第一峰值頻率是通過(guò)從所述多普勒信號(hào)的頻譜減去背景頻譜所獲得、的差頻譜中具有最高強(qiáng)度的頻率。因此，與不執(zhí)行前述頻譜分析的情況相比，抑制錯(cuò)誤探測(cè)是可能的。


根據(jù)結(jié)合附圖給出的實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的目的和特征將變得明顯，其中圖IA至IC示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中獲得的差頻譜的范例，其中，分別地，圖IA示出了確定在探測(cè)范圍中存在人體的范例，而圖IB和IC示出了確定在探測(cè)范圍中不存在人體的范例；圖2是示出根據(jù)本實(shí)施例的照明設(shè)備的框圖；以及圖3是示出根據(jù)本實(shí)施例的背景頻譜的范例的解釋性視圖。
具體實(shí)施例方式將參照形成本發(fā)明的實(shí)施例的一部分的附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。如圖2中所示，本實(shí)施例的照明設(shè)備10包括多普勒傳感器I和光源驅(qū)動(dòng)單元7。多普勒傳感器I包括收發(fā)器單元2，用于向一定探測(cè)范圍發(fā)射電波并從該范圍接收電波；濾波器單元3，用于從來(lái)自收發(fā)器單元2的輸出提取多普勒信號(hào)；放大單元4，用于放大來(lái)自濾波器單元3的輸出；A/D轉(zhuǎn)換單元51，用于對(duì)來(lái)自放大單元4的輸出執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換；快速傅立葉變換(FFT)單元52，用于對(duì)來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換單元51的輸出執(zhí)行FFT，以生成多普勒信號(hào)中的頻率的強(qiáng)度分布(頻譜)；以及確定單元53，用于基于來(lái)自FFT單元52的輸出來(lái)確定探測(cè)范圍內(nèi)是否存在人體。即，收發(fā)器單元2和濾波器單元3構(gòu)成了多普勒信號(hào)生成單
J Li οA/D轉(zhuǎn)換單元51、FFT單元52、以及確定單元53集成在單片微計(jì)算機(jī)5中。頻譜例如周期性地從FFT單元52輸入到確定單元53。收發(fā)器單元2包括振蕩器21，其生成一定頻率的發(fā)射信號(hào)；發(fā)射天線22，用于向探測(cè)范圍發(fā)射發(fā)射波，該發(fā)射波是該發(fā)射信號(hào)被轉(zhuǎn)換成的電波；接收天線23，用于接收反射波并將反射波轉(zhuǎn)換為接收信號(hào)，反射波是從探測(cè)范圍反射的通過(guò)對(duì)來(lái)自發(fā)射天線22的發(fā)射波的反射所生成的電波；以及混頻器24，用于對(duì)從振蕩器21輸出的發(fā)射信號(hào)和從接收天線23輸出的接收信號(hào)進(jìn)行混合并向?yàn)V波器單元3輸出如此獲得的混合信號(hào)。如上所述的收發(fā)器單元2能夠通過(guò)已知技術(shù)實(shí)現(xiàn)，因此將省略其詳細(xì)的示例和描述。還有，代替如上所述地分開(kāi)設(shè)置發(fā)射天線22和接收天線23，通過(guò)使用例如已知的循環(huán)器，能夠執(zhí)行該發(fā)射和接受。這里，當(dāng)由收發(fā)器單元2發(fā)射的電波的頻率、光速、以及運(yùn)動(dòng)對(duì)象與收發(fā)器單元2之間的相對(duì)速度分別假定為《K c以及V m/s時(shí)，獲得為2XvXfO/c的對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)對(duì)象的多普勒頻率。例如，考慮發(fā)射信號(hào)的頻率為24Ghz的情況，并且如果運(yùn)動(dòng)對(duì)象與收發(fā)器單元2之間的相對(duì)速度為2m/s或更低，則運(yùn)動(dòng)對(duì)象確定為人體。在該情況下，通過(guò)以2m/s、24X 109Hz、約3X108m/s代替以上方程中的V、f0和C，獲得約為320 (2 X 2 X 24X IO9/(3X IO8))Hz的待由濾波器單元3提供的頻率的上限。然而，在本實(shí)施例中，由濾波器單元3提供的頻率的上限設(shè)定為高于前述值，并且例如，在來(lái)自FFT單元52的輸出中，從IHz至500Hz每隔IHz提供多普勒信號(hào)的強(qiáng)度。以下，將描述作為本實(shí)施例的特征的確定單元53的操作。無(wú)論何時(shí)多普勒信號(hào)的頻譜從FFT單元52輸入至確定單元53，都執(zhí)行以下操作。確定單元53預(yù)先在其中存儲(chǔ)背景頻譜，并且從自FFT單元52輸入的多普勒信號(hào)的頻譜減去背景頻譜，由此獲得差頻譜，確定單元53通過(guò)差頻譜執(zhí)行確定。這里，背景頻譜是例如探測(cè)范圍中不存在運(yùn)動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)下的多普勒信號(hào)的頻譜。背景頻譜的范例示于圖3中。此外，確定單元53預(yù)先在其中存儲(chǔ)參考頻譜，參考頻譜用于確定探測(cè)范圍中是否存在運(yùn)動(dòng)對(duì)象。即，針對(duì)包括在差頻譜和參考頻譜中的每個(gè)頻率，確定單元53將差頻譜中的每個(gè)頻率的強(qiáng)度與參考頻譜中的對(duì)應(yīng)頻率的強(qiáng)度進(jìn)行比較。具體地，在強(qiáng)度比較中，當(dāng)例如差頻譜中的五個(gè)頻率的強(qiáng)度高于參考頻譜中的那些時(shí)，確定單元53確定在探測(cè)范圍中存在運(yùn)動(dòng)對(duì)象。另一方面，當(dāng)在比較中，差頻譜中的強(qiáng)度高于參考頻譜中的強(qiáng)度的頻率的數(shù)量小于5時(shí)，確定單元53確定在探測(cè)范圍中不存在運(yùn)動(dòng)對(duì)象。換句話說(shuō)，確定單元53確定在探測(cè)范圍中不存在人體。在本實(shí)施例中，在確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象的存在中，五個(gè)頻率用作參考，但是本發(fā)明不限于此。例如，六個(gè)或七個(gè)或更多頻率可以用作參考。另外，當(dāng)確定單元53確定在探測(cè)范圍中存在運(yùn)動(dòng)對(duì)象時(shí),然后通過(guò)使用差頻譜中具有最大強(qiáng)度的頻率(以下，稱作‘第一峰值頻率’)進(jìn)行頻譜分析來(lái)確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象是否為人體。具體地，確定單元53確定第一峰值頻率和具有第二最高強(qiáng)度的頻率(以下，稱作‘第二峰值頻率’)中的一個(gè)是否是另一個(gè)的整數(shù)倍。換句話說(shuō)，確定單元53確定通過(guò)以第二峰值頻率除第一峰值頻率所獲得的值是否為N或1/N。這里，N為等于或大于2的整數(shù)。當(dāng)確定第一峰值頻率和第二峰值頻率中的一個(gè)是另一個(gè)的整數(shù)倍時(shí)，確定單元53確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象不是人體并且在探測(cè)范圍中不存在人體。因此，避免將諸如鼓風(fēng)機(jī)的周期性地操作的運(yùn)動(dòng)對(duì)象視為人體而引起的錯(cuò)誤探測(cè)或源自由諸如放電燈發(fā)光設(shè)備等的電設(shè)備生成的周期性電子噪聲的錯(cuò)誤探測(cè)是可能的。圖IB示出了基于前述操作確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象不是人體中使用的差異頻率的范例。在圖IB的范例中，第一峰值頻率為120Hz，第二峰值頻率為60Hz，并且第一峰值頻率為第二峰值頻率的整數(shù)倍(兩倍)。此外，當(dāng)?shù)谝环逯殿l率和第二峰值頻率中的一個(gè)不是另一個(gè)的整數(shù)倍時(shí)，確定單元53計(jì)算針對(duì)差頻譜中的第一峰值頻率的低頻側(cè)和高頻側(cè)的相同寬度的頻帶中的每一個(gè)中的頻率的強(qiáng)度的和(或積分)。如果假設(shè)第一峰值頻率為fm，并且其中被執(zhí)行求和(或積分)的頻帶的寬度為X，則低頻側(cè)的求和(或積分)范圍為fm-X至fm,并且高頻側(cè)的積分范圍為fm至fm+X。優(yōu)選地，頻帶的寬度X盡可能大。例如，如果差頻譜在從IHz至500Hz的范圍，并且當(dāng)?shù)谝环逯殿l率fm低于250Hz時(shí)，頻帶的寬度X變得等于第一峰值頻率fm，使得IHz包括在低頻側(cè)的 求和范圍中。另一方面，當(dāng)?shù)谝环逯殿l率fm高于250Hz時(shí)，頻帶的寬度X變?yōu)?00-fm，通過(guò)從500Hz減去第一峰值頻率fm得到，使得500Hz包括在高頻側(cè)的求和范圍中。于是，當(dāng)?shù)谝环逯殿l率的低頻側(cè)的和的值小于其高頻側(cè)的和的值時(shí),確定單元53確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象不是人體并且在探測(cè)范圍中不存在人體。
這里，當(dāng)運(yùn)動(dòng)對(duì)象是人體時(shí)，差頻譜包括由人體的整個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)所生成的相對(duì)高的頻率(例如160Hz)的分量和由其手或腳的運(yùn)動(dòng)生成的從例如數(shù)十至一百和數(shù)十赫茲的相對(duì)低的頻率的分量。對(duì)于強(qiáng)度，由人體的整個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)生成的分量變得相對(duì)高，并且從而，第一峰值頻率包括在相對(duì)高的頻率的分量中。因此，和的值變得在第一峰值頻率的低頻側(cè)比在其高頻側(cè)高。然而，對(duì)于例如雨滴，和的值往往在第一峰值頻率的低頻側(cè)比在其高頻側(cè)低。換句話說(shuō)，通過(guò)前述操作，防止將雨滴錯(cuò)誤地探測(cè)為人體是可能的。圖IC示出了通過(guò)前述操作確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象不是人體中使用的差異頻率的范例。另一方面，當(dāng)?shù)皖l側(cè)的和的值大于高頻側(cè)的和的值時(shí)，確定單元53確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象為人體并且在探測(cè)范圍中存在人體。簡(jiǎn)而言之，在本實(shí)施例中，僅當(dāng)差異頻頻與參考頻譜之 間的比較的、第一峰值頻率與第二峰值頻率之間的比較的、以及第一峰值頻率的低頻側(cè)與高頻側(cè)的和之間的比較的條件均滿足時(shí)，才確定在探測(cè)范圍中人在人體，并且當(dāng)一個(gè)或多個(gè)所述條件不滿足時(shí)，確定在探測(cè)范圍中不存在人體。圖IA示出了確定探測(cè)范圍中存在人體中使用的差頻譜的范例。此外，當(dāng)確定單元53確定在探測(cè)范圍中存在人體時(shí)，確定單元53輸出表示探測(cè)到了人體的信號(hào)(以下，稱作‘探測(cè)信號(hào)’)。探測(cè)信號(hào)為例如電壓信號(hào)。探測(cè)信號(hào)輸入至例如用于基于確定單元53的確定結(jié)果來(lái)開(kāi)通電光源6的光源驅(qū)動(dòng)單元7。作為光源6，可以使用諸如發(fā)光二極管(LED)、熒光燈等的已知光源。當(dāng)LED用作光源6時(shí)，已知的DC功率電路可以用作光源驅(qū)動(dòng)單元7。當(dāng)熒光燈用作光源6時(shí)，已知的電子鎮(zhèn)流器可以用作光源驅(qū)動(dòng)單元7。此外，對(duì)于光源驅(qū)動(dòng)單元7的操作，可以如下進(jìn)行。例如，在由確定單元53確定在探測(cè)范圍中存在人體后(即在輸入探測(cè)信號(hào)后)，光源驅(qū)動(dòng)單元7以額定功率開(kāi)通光源6，直至一定的控制延遲時(shí)間逝去。然后，當(dāng)由確定單元53確定在探測(cè)范圍中不存在人體的狀態(tài)(即未輸入探測(cè)信號(hào)的狀態(tài))繼續(xù)該控制延遲時(shí)間時(shí)，光源驅(qū)動(dòng)單元7關(guān)斷光源6或減小輸出至光源6的功率。多普勒傳感器I和光源驅(qū)動(dòng)單元7可以分別設(shè)置在向彼此發(fā)射信號(hào)并從彼此接收信號(hào)的分開(kāi)的單元中，或者可以設(shè)置在單個(gè)照明設(shè)備中。雖然已經(jīng)關(guān)于實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以不脫離以下權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種多普勒傳感器，包括 多普勒信號(hào)生成単元，用于向探測(cè)范圍發(fā)射電波和從探測(cè)范圍接收電波，并基于發(fā)射所述電波中使用的發(fā)射信號(hào)和從所接收的電波獲得的接收信號(hào)來(lái)生成多普勒信號(hào)；以及 確定單元，用于通過(guò)使用第一峰值頻率進(jìn)行頻譜分析來(lái)確定所述探測(cè)范圍中是否存在人體，所述第一峰值頻率是通過(guò)從所述多普勒信號(hào)的頻譜減去背景頻譜所獲得的差頻譜中具有最聞強(qiáng)度的頻率。
2.如權(quán)利要求I所述的多普勒傳感器，其中，在所述頻譜分析中，所述確定単元計(jì)算在相對(duì)于所述第一峰值頻率的低頻側(cè)和高頻側(cè)中的相同寬度的頻帶上的強(qiáng)度的和，并在所述低頻側(cè)中的和小于所述高頻側(cè)中的和時(shí)，確定在所述探測(cè)范圍中不存在人體。
3.如權(quán)利要求I所述的多普勒傳感器，其中，在所述頻譜分析中，當(dāng)所述第一峰值頻率和所述差頻譜中具有第二最高強(qiáng)度的第二峰值頻率中的一個(gè)是另ー個(gè)的整數(shù)倍時(shí)，所述確定單元確定在所述探測(cè)范圍中不存在人體。
4.如權(quán)利要求2所述的多普勒傳感器，其中，在所述頻譜分析中，當(dāng)所述第一峰值頻率和所述差頻譜中具有第二最高強(qiáng)度的第二峰值頻率中的一個(gè)是另ー個(gè)的整數(shù)倍時(shí)，所述確定單元確定在所述探測(cè)范圍中不存在人體。
5.ー種照明設(shè)備，包括 如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的多普勒傳感器；以及 光源驅(qū)動(dòng)單元，用于基于來(lái)自所述確定單元的確定結(jié)果來(lái)開(kāi)通電光源。
全文摘要
一種多普勒傳感器，包括多普勒信號(hào)生成單元和確定單元。多普勒信號(hào)生成單元用于向探測(cè)范圍發(fā)射電波和從探測(cè)范圍接收電波，并基于發(fā)射所述電波中使用的發(fā)射信號(hào)和從所接收的電波獲得的接收信號(hào)來(lái)生成多普勒信號(hào)，并且，確定單元用于通過(guò)使用第一峰值頻率進(jìn)行頻譜分析來(lái)確定所述探測(cè)范圍中是否存在人體，所述第一峰值頻率是通過(guò)從所述多普勒信號(hào)的頻譜減去背景頻譜所獲得的差頻譜中具有最高強(qiáng)度的頻率。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102636781SQ20121003310
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者五島成夫, 村上忠 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社