一种测速雷达的唤醒和节能方法、智能终端及存储介质与流程

1.本发明涉及高尔夫测速技术领域，尤其是涉及一种测速雷达的唤醒和节能方法、智能终端及存储介质。


背景技术：

2.高尔夫球作为一种室外运动，已受到越来越多的人欢迎。伴随着高尔夫球运动的兴起，许多高尔夫球运动爱好者通过了解自身的投球速度或挥杆速度来提高自身的技能。
3.在现有技术中，高尔夫球运动中通过雷达测速产品检测使用者的投球速度或挥杆速度，上述雷达测速产品通常为可随身携带的高尔夫测速雷达。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为高尔夫测速雷达作为一种随身携带的产品，续航非常重要，高尔夫测速雷达通常带有多组收发模块，能耗较高，且开机即开始工作，故在使用中往往续航不足，高尔夫球运动作为一种间歇性较大的运动，雷达模块持续工作会浪费大部分电池能源。


技术实现要素：

5.为了有效节能，本发明提供一种测速雷达的唤醒和节能方法、智能终端及存储介质。
6.第一方面，本技术提供的一种测速雷达的唤醒和节能方法采用如下的技术方案：一种测速雷达的唤醒和节能方法，包括：对雷达模块进行周期性供电，使雷达模块处于脉冲工作模式；在所述脉冲工作模式下，监测待测物体的速度方向信息；基于所述速度方向信息，判断是否满足唤醒触发条件，若是，将雷达模块切换到短时连续工作模式；在所述短时连续工作模式下，测量击球时的若干参数。
7.通过采用上述技术方案，对雷达模块进行周期性供电，使雷达处于周期性工作状态，从而无需使雷达模块持续工作，达到节能的效果，同时，雷达模块在周期性供电期间仍可监测物体的速度方向信息，当检测到物体速度方向信息达到唤醒触发条件后，即将雷达模块自动切换至短时连续工作模式，在短时连续工作模式下，雷达模块为正常工作状态，无需人工手动唤醒雷达，有助于提高雷达的使用便捷性和智能性。
8.可选的，所述对雷达模块进行周期性供电，使雷达模块处于脉冲工作模式的步骤包括：每间隔预设的休眠时间对雷达模块提供一个脉冲；对雷达模块持续供电预设的供电时间后停止供电。
9.通过采用上述技术方案，在脉冲工作模式下，雷达模块的供电是间歇式的，即雷达模块每工作一段时间即停止工作转换为休眠状态，雷达模块在休眠状态下无耗能，故在脉冲工作模式下可降低雷达模块的耗能，有利于节能。
10.可选的，所述在所述脉冲工作模式下，监测待测物体的速度方向信息的步骤包括：获取雷达发射的电磁信号；基于所述电磁信号，提取频率信息；基于所述频率信息，获取待测物体的速度方向信息。
11.通过采用上述技术方案，在脉冲工作模式下，当处于供电期间时，雷达模块发出电磁信号，再通过电磁信号提取频率信息，从而获知待测物体的速度方向信息。
12.可选的，所述基于所述电磁信号，提取频率信息的步骤包括：将所述电磁信号与雷达模块接收的基带信号混频并做短时傅里叶变换；提取频率信息。
13.通过采用上述技术方案，通过短时傅里叶变换，将频率信息从电磁信号与基带信号的混频信号中提取出。
14.可选的，所述基于所述速度方向信息，判断是否满足唤醒触发条件，若是，将雷达模块切换到短时连续工作模式的步骤包括：在所述脉冲工作模式下，对每一段基带信号做短时傅里叶变换运算；提取多普勒频率峰值；判断多普勒频率峰值是否出现负频率，峰值点的幅度是否超过预设的幅度阈值且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内，若均是，将脉冲工作模式切换到短时连续工作模式。
15.通过采用上述技术方案，短时傅里叶变换用于确定基带信号局部区域正弦波的频率。多普勒频率即多普勒频移，是发射频率与接收频率之差。发射频率与雷达模块有关，将基带信号做短时傅里叶变换后获得的多普勒频率提取出来，用以判断是否出现负频率。基带信号的多普勒频率与速度方向信息相关，基带信号的幅度与待测物体与雷达模块之间的距离相关，若多普勒频率峰值出现负频率，峰值点的幅度超过预设的幅度阈值即表明击球即将开始，增加判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内这一判断条件有利于减小误判。
16.当判断击球动作开始时，将雷达模块从脉冲工作模式切换到短时连续工作模式，即将雷达转换为正常工作状态。
17.可选的，所述判断多普勒频率峰值是否出现负频率，峰值点的幅度是否超过预设的幅度阈值且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内，若均是，将脉冲工作模式切换到短时连续工作模式的步骤包括：截取点数为nfft的信号，加汉宁窗做快速傅里叶变换，计算频谱幅度；通过恒虚警检测峰值点；判断峰值点的幅度是否超过幅度阈值，峰值点对应的频率是否为负数，且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内；若均是，唤醒雷达，使雷达模块进入短时连续工作模式。
18.通过采用上述技术方案，恒虚警检测是一种常见的雷达信号检测方法，当外界干扰强度变化时，自动调整雷达灵敏度，使雷达的虚警概率保持不变，从而使雷达在强杂波干扰下仍能继续工作。通过峰值点是否超过幅度阈值，以及峰值点对应的频率是否为负数，且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内这三个条件均为判断击球动作是否开始，使得
判断更精确。
19.可选的，所述判断多普勒频率峰值是否出现负频率，峰值点的幅度是否超过预设的幅度阈值且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内，若均是，将脉冲工作模式切换到短时连续工作模式的步骤还包括：同时截取两段点数为nfft的信号，均加汉宁窗做快速傅里叶变换，计算频谱幅度；若两个频谱幅度的频谱峰值点均超过预设的幅度阈值，则唤醒雷达，进入短时连续工作模式。
20.通过采用上述技术方案，同时截取两段点数为nfft的信号的目的为降低误触发概率，即两段点数为nfft信号做快速傅里叶变换后的频谱幅度均超过预设的幅度阈值时，判断击球动作准备开始，从而降低误判率。
21.可选的，所述在所述短时连续工作模式下，测量击球时的若干参数的步骤包括：在预设的短时连续工作模式的持续时间内，收集若干击球信息，所述持续时间覆盖整个击球过程。
22.通过采用上述技术方案，由于短时连续工作模式为正常工作模式，故当检测到准备击球时，将连续工作模式的持续时间设置为覆盖整个击球过程所需的时间。击球信息指雷达模块检测的击球速度、高尔夫球杆的速度等。
23.第二方面，本技术提供的一种智能终端采用如下的技术方案：一种智能终端，包括存储器和处理器，所述存储器存储有测速雷达的唤醒和节能程序，所述处理器用于在执行程序时采用上述任一种方法。
24.第三方面，本技术提供的一种存储介质采用如下的技术方案：一种存储介质，所述存储介质中存储有系统控制程序。
25.综上所述，在脉冲工作模式下，对雷达模块进行周期性供电，使雷达模块在供电期间保持对待测物体的速度监测，若判断待测物体准备击球时，即将雷达模块自动切换至短时连续工作模式，通过脉冲工作模式和短时连续工作模式的自动切换，实现雷达的节能效果。
附图说明
26.图1是本技术实施例的一种测速雷达的唤醒和节能方法的整体流程图。
27.图2是本技术实施例的一种测速雷达的唤醒和节能方法中在脉冲工作模式下，监测待测物体的速度方向信息的流程图。
28.图3是本技术实施例的一种测速雷达的唤醒和节能方法中基于速度方向信息，判断是否满足唤醒触发条件，若是，将雷达模块切换到短时连续工作模式的流程图。
29.图4是本技术实施例的一种测速雷达的唤醒和节能方法中的判断多普勒频率峰值是否出现负频率，若是，将脉冲工作模式切换到短时连续工作模式的流程图。
具体实施方式
30.本技术实施例公开一种测速雷达的唤醒和节能方法。
31.参照图1，一种测速雷达的唤醒和节能方法包括：s100、对雷达模块进行周期性供电，使雷达模块处于脉冲工作模式。
32.在脉冲工作模式下，微控制单元，简称mcu（micro control unit）通过对雷达模块周期性供电，使雷达模块在供电时间处于工作状态，雷达模块在供电时间对待测物体进行感知，而在非供电时间雷达模块处于休眠状态，即雷达在非供电时间对待测物体不具备感知能力，从而降低雷达耗能，起到节能的效果。
33.具体的，对雷达模块进行周期性供电，使雷达模块处于脉冲工作模式的步骤包括：s101、每间隔预设的休眠时间对雷达模块提供一个脉冲。
34.在具体实施中，雷达模块包括雷达、天线、发射机和接收机。
35.在雷达模块中雷达发射和接收信号共用一个天线，雷达接收到脉冲，使雷达模块从休眠状态转变为工作状态。
36.s102、对雷达模块持续供电预设的供电时间后停止供电。
37.雷达模块接收到脉冲后即进入工作状态，工作预设的供电时间又开始进入休眠状态，举例说明，每隔100ms mcu为雷达模块提供一个脉冲，使雷达从休眠状态转变为工作状态，供电持续时间20ms，即供电时间为20ms，雷达模块在20s的供电时间内处于工作状态，供电20ms后停止供电，雷达模块即从工作状态转变为休眠状态。
38.在脉冲工作模式下，mcu对雷达模块的供电为间歇式供电，雷达模块每工作一段时间即停止工作，从而降低耗能，有利于节能。
39.s200、在脉冲工作模式下，监测待测物体的速度方向信息。
40.待测物体的速度方向信息为挥杆速度方向。
41.具体的，参照图2，在脉冲工作模式下，监测待测物体的速度方向信息的步骤包括：s201、获取雷达发射的电磁信号。
42.由于在脉冲工作模式下，mcu对雷达模块进行间歇式供电，雷达在供电时间发射电磁信号，雷达模块在休眠状态下，雷达不发射电磁信号，即mcu获取不到雷达发射的电磁信号。
43.s202、基于电磁信号，提取频率信息。
44.s203、基于频率信息，获取待测物体的速度方向信息。
45.在具体实施中，频率信息与速度方向信息有关，待测物体的速度方向信息为挥杆速度方向，即可通过频率信息获得待测物体的挥杆速度方向。
46.具体的，基于电磁信号，提取频率信息的步骤包括：s202.1、将电磁信号与雷达模块接收的基带信号混频并做短时傅里叶变换。
47.s202.2、提取频率信息。
48.在具体实施中，雷达发射的电磁信号碰到待测物体会反射回回波信号，雷达模块中的天线接收回波信号，雷达模块中的接收机对回波信号进行放大、滤波、变频等信号处理后产生基带信号。
49.将基带信号与雷达发射的电磁信号混频并做短时傅里叶变换，傅里叶变换是一种将信号转换成频率的技术，即为一种从时域到频域的变换方法，短时傅里叶变换即将某一时刻的信号转换成该时刻的瞬时频率，通过短时傅里叶变换，将某一时刻的瞬时频率信息从电磁信号与基带信号的混频信号中提取出。
50.s300、基于速度方向信息，判断是否满足唤醒触发条件，若是，将雷达模块切换到短时连续工作模式。
51.速度方向信息即为挥杆速度方向，在高尔夫球运动中，打球有一个起杆的预备动作，即将杆挥到身后，这个动作的速度方向不同于击球的动作，击球时的杆和球的运动方向都是向前的，而起杆时杆头和杆身是向后运动的。可以利用这一条件，作为判断击球即将开始的触发条件。若挥杆的速度方向与击球时的杆和球的运动方向相反，则mcu将雷达模块切换到短时连续工作模式，即将雷达模块切换至正常工作状态。
52.具体的，参照图3，基于速度方向信息，判断是否满足唤醒触发条件，若是，将雷达模块切换到短时连续工作模式的步骤包括：s301、在脉冲工作模式下，对每一段基带信号做短时傅里叶变换运算。
53.通过短时傅里叶变换，得到每一段基带信号中不同时刻的频率。
54.s302、提取多普勒频率峰值。
55.根据多普勒频率峰值确定挥杆速度方向。在具体实施中，基带信号由频率及幅度构成，基带信号的频率及幅度都会随着所碰到的物体的移动状态而改变，若待测物体是朝着雷达发射电磁信号的方向前进时，接收机接收的基带信号的频率会随之增加；反之，若待测物体是朝着与雷达发射电磁信号的方向的反方向前进时，接收机接收的基带信号的频率会随之减小。故由此可知，基带信号的频率与挥杆速度方向有关。若待测物体与雷达模块之间的距离逐渐增大时，接收机接收的基带信号的幅度会随之减小；反之，若待测物体与雷达模块之间的距离逐渐减小时，接收机接收的基带信号的幅度会先增大后减小，故由此可知，基带信号的幅度与待测物体与雷达模块之间的距离远近有关。
56.s303、判断多普勒频率峰值是否出现负频率，峰值点的幅度是否超过预设的幅度阈值且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内，若均是，将脉冲工作模式切换到短时连续工作模式。
57.当多普勒频率峰值出现负频率，即表明挥杆方向与击球方向相反，此时即判断在做起杆动作，峰值点的幅度超过幅度阈值表明高尔夫球杆与雷达模块的距离减小。
58.在具体实施中，可根据频率的数值变化计算出待测物体与雷达之间的相对速度，多普勒频率与待测物体速度的对应关系公式如下：v其中：v为目标速度（m/s），为多普勒频率，为光速（3*108m/s），为发射频率，为雷达波束和目标运动方向的夹角。
59.为进一步减少误判，增加判断是否在预设的起杆速度范围内这一判断条件，由于在实际场景中，除高尔夫球杆外，可能会有其他物体，例如荧光灯，旋转的电风扇等，这些物体也会反射雷达发射的电磁波，这些干扰电磁波会被雷达模块的接收机接收成为干扰信号，由此通过多普勒的频率计算起杆速度，进而判断起杆速度是否位于预设的正常速度范围内，有利于判断基带信号的准确性，降低误判。举例说明，正常的起杆速度范围为5米每秒至30米每秒，包含5米每秒和30米每秒，若通过基带信号计算出的起杆速度位于正常的起杆速度范围内，及计算出的起杆速度位于5米每秒至30米每秒之间，则达到雷达模块的唤醒触发条件，雷达模块脉冲工作模式转换到短时连续工作模式，使雷达转换为正常工作状态。
60.具体的，参照图4，所述判断多普勒频率峰值是否出现负频率，峰值点的幅度是否超过预设的幅度阈值且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内，若均是，将脉冲工作
模式切换到短时连续工作模式的步骤包括：s304a、截取点数为nfft的信号，加汉宁窗做快速傅里叶变换，计算频谱幅度。
61.汉宁窗为窗函数的一种，快速傅里叶变换为利用计算机计算离散傅里叶变换的高效、快速计算方法的统称，简称fft。
62.通过对点数为nfft的信号与汉宁窗做快速傅里叶变换，进而计算得到频谱幅度。
63.s304b、通过恒虚警检测峰值点。
64.在雷达系统中通常要求能够在比热噪声更为复杂和不确知的背景环境中检测待测物体存在并保持给定的虚警概率，恒虚警检测为目前常用的雷达检测方法。
65.s304c、判断峰值点的幅度是否超过幅度阈值，峰值点对应的频率是否为负数，且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内。
66.s304d、若均是，唤醒雷达，使雷达模块进入短时连续工作模式。
67.具体的，所述判断多普勒频率峰值是否出现负频率，峰值点的幅度是否超过预设的幅度阈值且判断起杆速度是否在预设的正常速度范围内，若均是，将脉冲工作模式切换到短时连续工作模式的步骤还包括：s304e、同时截取两段点数为nfft的信号，均加汉宁窗做快速傅里叶变换，计算频谱幅度。
68.s304f、若两个频谱幅度的频谱峰值点均超过幅度阈值，则唤醒雷达，进入短时连续工作模式。
69.通过同时截取两段点数为nfft的信号，均加汉宁窗做快速傅里叶变换，计算频谱幅度的方法，用于降低误触发概率。
70.s400、在短时连续工作模式下，测量击球时的若干参数。
71.雷达模块的短时连续工作模式即雷达模块恢复至正常工作模式。击球的若干参数包括击球速度、击球方向以及杆速。
72.具体的，在短时连续工作模式下，测量击球时的若干参数的步骤包括：s401、在预设的短时连续工作模式的持续时间内，收集若干击球信息，持续时间覆盖整个击球过程。
73.在短时连续工作模式下，雷达模块连续工作一段时间以覆盖整个击球过程，举例说明，通常整个击球过程的持续时间为2-3秒，包含2秒和3秒，则人为设置短时连续工作模式的持续时间在2-3秒内，以覆盖整个击球过程。
74.本技术实施例一种测速雷达的唤醒和节能方法、智能终端及存储介质的实施原理为：在脉冲工作模式下，通过给雷达模块周期性供电，使雷达保持对外界一定的感知能力，同时节约大部分能量，雷达通过有限的感知能力，感知用户即将准备击球时，将雷达切换至短时连续工作模式，短时连续工作模式即为正常工作模式，在短时连续工作模式中，雷达工作时间覆盖整个击球过程，用于测量击球时的若干参数。通过脉冲工作模式和短时连续工作模式的自动切换，实现雷达模块的节能。
75.本技术实施例还公开一种智能终端。
76.一种智能终端，包括存储器和处理器，存储器存储有测速雷达的唤醒和节能程序，处理器用于在执行程序时采用上述一种测速雷达的唤醒和节能方法中的任一种方法。
77.本技术实施例还公开一种存储介质。
78.一种存储介质，存储介质中存储有系统控制程序。
79.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。