基于距离像的超声波空间监测防盗方法

摘要

基于距离像的超声波空间监测防盗装置，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。本发明还公开了一种基于距离像的超声波空间采样方法及监测防盗方法。本发明通过遗忘加权处理和变化位置比对处理减小误报概率；解决超声波高距离分辨力与远探测距离不可兼得的问题，且本发明中的超声波收发装置可位于空间一侧，具有更高的应用灵活性。

主权项

基于距离像的超声波空间监测防盗方法，包括如下步骤：S1.对处于安全状态下的待检测空间，采用基于距离像的超声波空间采样方法采集待监测空间的近、远监测空间距离像图案作为基准图案；S2.监测状态下，采用基于距离像的超声波空间采样方法取得远、近监测空间距离像图案，分别与基准图案作差取绝对值，获得对消后检测图案；S3.划定检测门限，根据对消后检测图案中有无尖峰超过检测门限判定待监测空间是否发生变化；S4.若发生变化，对变化次数加1；在变化次数大于1但未到达报警阈值时，判断出现尖峰处所对应的距离与前一监测周期出现尖峰处所对应的距离之差是否大于距离门限，是则对变化次数清零，并更新基准图案后返回步骤S2；否则不清零，返回步骤S2；在一个检测周期当变化次数到达报警阈值，则报警；若不发生变化，则更新基准图案；所述更新基准图案具体为：将此监测周期获得的距离像图案P ₀与前N p‑1次获得的距离像图案P _i按遗忘因子加权求平均作为更新后的基准图案；其中λ 为遗忘因子，λ取值为0.5至1之间，用于加权平均距离像的个数为N p，i=0，1，…，N p‑1，N p为加权数；所述基于距离像的超声波空间采样方法包括如下步骤：S101.向待监测空间发射窄脉冲信号和线性调频信号；S102.接收待监测空间内的回波信号，将其转化为数字基带信号，并分离成窄脉冲回波数字信号和线性调频回波数字信号；S103.对窄脉冲回波数字信号作滑动累加处理，即对窄脉冲信号进行int(D )点傅里叶变换并输出0频率的信号，滑动累加处理后 n 时刻输出信号为：，其中，D 为脉冲压缩比，D =τ ₂B，滑动累加的处理点数取int(D)，int（）为取整函数，x(n)为n时刻输入的窄脉冲基带信号；对线性调频回波数字信号进行脉冲压缩处理,脉冲压缩比为D；S104.对步骤S103中处理后的信号根据时间延迟划分距离单元，其中窄脉冲距离单元长度为其脉冲宽度τ ₁，线性调频信号距离单元长度为Δr_LFM，划分为N个；S105.利用属于窄脉冲回波数字信号的距离单元组成近监测空间距离像图案，属于线性调频回波数字信号的距离单元中，第N ₁+1到第N个距离单元组成远监测空间距离像图案，其中N ₁=int（D），int( )为取整函数；所述步骤S103中进行脉冲压缩处理为采用频域脉压方法或时域脉压方法实现，所述频域脉压具体为：线性调频回波数字信号的I、Q两路数据分别存入移位寄存器，经FFT变换后与加权系数相乘，其乘积再作IFFT即得到脉冲压缩后的数据；将其求模后输出，即得到脉冲压缩结果；其中加权系数为归一化频率响应函数H ( f )：式中，调制斜率μ =2πB/τ ₂；其中B为信号带宽，τ ₂为线性调频信号时宽；所述时域脉压方法具体为：线性调频回波的基带I、Q两路数据s_2I(n)和 s_2Q(n)分别与s_I(n)和s_Q(n)进行相关运算,其中相关运算系数s_I(n)和s_Q(n)分别为s(n)信号的实部和虚部，s_2I(n)和s_I(n)相关运算后结果与s_2Q(n)和s_I(n)相关运算后结果相减为复相关运算I路输出，s_2Q(n)和s_I(n)相关运算结果与s_2I(n)和s_Q(n)相关运算结果相加为复相关运算Q路输出，对复相关运算I、Q两路信号求平方和并开方可得复相关运算后得到的线性调频信号输出信号：为脉冲压缩结果；其中B 为信号带宽，τ ₂为线性调频信号时宽，A r为信号幅度，Ts为采样间隔，其是采样率fs的倒数；f₁为线性调频信号中心频率；为初始相位；脉冲压缩比D=B*τ ₂，n为采样后数字信号的序列数，Ts为采样间隔，并满足关系t=n*Ts，t为时间时刻；tr表示从发射时刻起到收到回波的时间间隔。