基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警方法及系统与流程

1.本技术涉及儿童室内安全预警技术领域，特别涉及一种基于毫米波雷达的液位测量方法及系统。


背景技术：

2.随着时代的进步，家庭内部的硬件设备形态趋于复杂，因此，儿童的室内安全问题一直备受关注。如何准确判断儿童进入室内禁区，是该技术领域研究的热点方向。
3.对于室内禁区儿童安全预警，相关技术大多是以摄像监控、人体传感器识别的方式进行决策预警。例如，当使用摄像监控设备进行儿童预警时，摄像头想会对向特定的安装位置，并且确定是否有儿童进入该安装位置，在儿童进入时进行报警。
4.然而，摄像监控具有隐私泄露的风险，人体传感器无法分辨出家长和儿童的区别而造成频繁误报。总体而言，现有技术中的儿童安全预警系统的误报概率大，使用安全性低。


技术实现要素：

5.本技术关于一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警方法及系统，能够降低系统的误报概率，提升儿童预警系统的使用安全性，该技术方案如下：一方面，提供了一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警方法，该方法应用于毫米波雷达中，该方法包括：发送探测信号并接收反馈信号，反馈信号为探测信号与检测范围内的目标接触后反射生成的信号；基于探测信号以及反馈信号确定中频信号；根据中频信号确定检测范围内的至少一个目标；对中频信号进行处理，得到与目标对应的位置数据以及速度数据，位置数据以及速度数据用于表征目标的位置与速度变化；响应于位置数据以及速度数据满足检测条件，进行目标类型检测，检测条件指示目标接近禁区；响应于目标类型检测指示禁区内中包括至少一个儿童，且目标中不包括成人，生成报警信号；将报警信号发送至预警中控设备。
6.另一方面，提供了一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警系统，该系统包括毫米波雷达以及预警中控设备；毫米波雷达与预警中控设备通信连接；毫米波雷达，用于发送探测信号并接收反馈信号，反馈信号为探测信号与检测范围内的目标接触后反射生成的信号；基于探测信号以及反馈信号确定中频信号；根据中频信号确定检测范围内的至少一个目标；对中频信号进行处理，得到与目标对应的位置数据
以及速度数据，位置数据以及速度数据用于表征目标的位置与速度变化；响应于位置数据以及速度数据满足检测条件，进行目标类型检测，检测满足条件指示目标接近禁区；响应于目标类型检测指示禁区内包括至少一个儿童，且目标中不包括成人，生成报警信号；将报警信号发送至预警中控设备；预警中控设备，用于接收报警信号，基于报警信号将报警设备切换为工作状态，并向用户终端转发报警信号，用户终端与预警中控设备通信连接。
7.本技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：借助抗干扰性好、稳定性高、精度高的毫米波雷达，对于检测范围内的目标状态进行检测，并结合毫米波雷达的精确探测能力，确定检测范围内的禁区当中的儿童存在情况。当仅有儿童存在时，即向预警中控设备进行报警。利用毫米波雷达的特性，精准判断环境当中是否仅存在儿童，减小了误报概率，提高了儿童预警系统的使用安全性。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
9.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警系统的结构示意图。
10.图2示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警方法的流程示意图。
11.图3示出了本技术一个示例性实施例提供的另一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警方法的流程图。
具体实施方式
12.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
13.毫米波雷达，是工作在毫米波波段探测的雷达。通常毫米波是指30～300ghz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。本技术即提出一种毫米波雷达在儿童室内安全预警领域的应用。
14.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警系统的结构示意图。请参考图1，该基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警系统中包括毫米波雷达110以及预警中控设备120。毫米波雷达110与预警中控设备120通信连接。
15.在本技术实施例中，预警中控设备实现为具有数据接收以及报警功能的设备。可选地，预警中控设备实现为家庭智能音响，或，预警中控设备实现为终端报警装置。可选地，预警中控设备与家庭成员的手机建立有通信连接，且预警中控设备具有报警功能。
16.在本技术实施例中，毫米波雷达位于家庭内部。根据家庭内部的实际装潢情况以
及用户的设置，家庭内部中包括至少一个禁区。该禁区为儿童在没有家长陪同时不得自行前往的区域。可选地，厨房为禁区。当儿童进入该禁区时，毫米波雷达即会进行对应响应，并生成报警信号，发送至预警中控设备。
17.对应实际情况，毫米波雷达可以安装在家庭的天花板上，或其他与禁区位置相对的地方。毫米波雷达与预警中控设备通信连接，预警挂空设备可以与声宝报警设备连接，声光报警设备的电路处于断开状态，并在工作时切换为闭合状态。毫米波雷达的天线具有多收功能，也即，可以同步对多个信号进行处理。本技术实施例中所述的信号处理过程均为多帧信号同步处理的过程。
18.在此情况下，毫米波雷达，用于发送探测信号并接收反馈信号，反馈信号为探测信号与检测范围内的目标接触后反射生成的信号；基于探测信号以及反馈信号确定中频信号；根据中频信号确定检测范围内的至少一个目标；对中频信号进行处理，得到与目标对应的位置数据以及速度数据，位置数据以及速度数据用于表征目标的位置与速度变化；响应于位置数据以及速度数据满足检测条件，进行目标类型检测，检测满足条件指示目标接近禁区；响应于目标类型检测指示禁区内包括至少一个儿童，且目标中不包括成人，生成报警信号；将报警信号发送至预警中控设备。
19.预警中控设备，用于接收报警信号，基于报警信号将报警设备切换为工作状态，并向用户终端转发报警信号，用户终端与预警中控设备通信连接。
20.综上所述，本技术实施例提供的系统，借助抗干扰性好、稳定性高、精度高的毫米波雷达，对于检测范围内的目标状态进行检测，并结合毫米波雷达的精确探测能力，确定检测范围内的禁区当中的儿童存在情况。当仅有儿童存在时，即向预警中控设备进行报警。利用毫米波雷达的特性，精准判断环境当中是否仅存在儿童，减小了误报概率，提高了儿童预警系统的使用安全性。
21.图2示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警方法的流程示意图，以该方法应用于如图1所示的基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警系统内的毫米波雷达中为例进行说明，该方法包括：步骤201，发送探测信号并接收反馈信号。
22.在本技术实施例中，探测信号为锯齿波信号，反馈信号为探测信号与检测范围内的目标接触后反射生成的信号。
23.步骤202，基于探测信号以及反馈信号确定中频信号。
24.该过程即为将探测信号与反馈信号进行混频处理，得到中频信号的过程。
25.步骤203，根据中频信号确定检测范围内的至少一个目标。
26.在本技术实施例中，对于中频信号进行处理后，即可确定检测范围内的至少一个目标。可选地，对于多个中频信号进行同步特征提取，可以获取与该目标对应的聚类点云，基于对于该聚类点云的分析，即可确定至少一个目标的相关特征。
27.步骤204，对中频信号进行处理，得到与目标对应的位置数据以及速度数据。
28.在本技术实施例中，在对于中频信号处理完成后，即可得到速度数据以及位置数据，其中，位置数据以及速度数据用于表征目标的位置与速度变化。
29.步骤205，响应于位置数据以及速度数据满足检测条件，进行目标类型检测。
30.在本技术实施例中，检测条件用于指示目标接近禁区，当位置数据和速度数据满
足检测条件时，即可以开始进行目标类型的检测。
31.步骤206，响应于目标类型检测指示禁区内包括至少一个儿童，且禁区内不包括成人，生成报警信号。
32.在本技术实施例中，目标类型检测可以是基于速度数据和位置数据而确定结果的检测，也可以是基于中频信号中的其他信息而确定的检测。可选地，当目标类型检测指示禁区内包括至少一个儿童，且禁区内不包括成人时，即判断出现需要进行预警。
33.步骤207，将报警信号发送至预警中控设备。
34.在本技术实施例中，报警信号将会被毫米波雷达发送至预警中控设备当中，预警中控设备进行对应的数据处理，例如，预警中控设备基于报警信号控制与自身连接的警示灯闪烁等。
35.综上所述，本技术实施例提供的方法，发挥毫米波雷达抗干扰性好、稳定性高、精度高的特性，对于检测范围内的目标状态进行检测，并结合毫米波雷达的精确探测能力，确定检测范围内的禁区当中的儿童存在情况。当仅有儿童存在时，即向预警中控设备进行报警。利用毫米波雷达的特性，精准判断环境当中是否仅存在儿童，减小了误报概率，提高了儿童预警系统的使用安全性。
36.图3示出了本技术一个示例性实施例提供的另一种基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警方法的流程图，以该方法应用与基于毫米波雷达的儿童室内禁区安全预警系统中为例进行说明，该方法包括：步骤301，毫米波雷达发送范围确定信号并接收范围确定反馈信号。
37.步骤302，毫米波雷达基于范围确定反馈信号确定禁区。
38.步骤301至步骤302示出了在检测过程之前的禁区范围确定过程。在一个示例中，范围确定信号为锯齿波信号，反馈信号为范围确定信号与用于进行范围确定的物体接触后，反馈的信号。可选地，用于进行范围信号的物体为工作人员。工作人员绕进去边缘行走，使毫米波雷达进行禁区的确定。
39.步骤303，毫米波雷达发送探测信号并接收反馈信号。
40.该过程与步骤201所示的过程对应，在此不做赘述。
41.步骤304，毫米波雷达基于探测信号以及反馈信号确定中频信号。
42.该过程与步骤302所示的过程对应，在此不做赘述。
43.步骤305，毫米波雷达对中频信号进行一维快速傅里叶变换处理，得到与目标对应的距离特征。
44.该过程即为对于中频信号进行第一维处理的过程，经过该过程，可以得到与目标对应的一维特征。
45.步骤306，毫米波雷达对中频信号以及距离特征进行二维快速傅里叶变换处理，得到与目标对应的速度特征。
46.该过程即为对于中频信号进行第二维处理的过程，经过该过程，可以解算出与目标相对应的速度特征。
47.步骤307，毫米波雷达通过数字波束形成（digital beam forming，dbf）算法对中频信号进行处理，得到与目标对应的角度特征。
48.该过程为通过引入dbf算法，进一步处理中频信号，得到目标与毫米波雷达之间的
角度特征。该角度特征即指示以角度坐标进行表达时，毫米波雷达与目标之间的相对角度。
49.步骤308，毫米波雷达根据距离特征、速度特征以及角度特征，生成与目标的点云特征矩阵。
50.综合距离特征、速度特征以及角度特征，即可得到与目标相关联的点云信息。可选地，点云信息是一个特征矩阵，其中每一行代表目标内的一个点，每一列代表一个维度，可以表征目标点相对雷达的角度、径向速度、径向距离等。
51.步骤309，毫米波雷达对点云特征矩阵进行目标真实度验证。
52.在本技术实施例中，目标真实度验证为点云特征矩阵中表征的运动状态与运动学规律的匹配程度验证。
53.可选地，若一个目标是真实的，则该目标对应的点云在连续几帧内存在一定的规律。例如，当一个目标是静止目标时，其距离和速度特征应为恒定值；当一个目标是运动目标时，其距离特征的变化与速度特征的变化之间的关系应该符合运动学规律。
54.步骤310，毫米波雷达响应于点云特征矩阵通过目标真实度验证，确定与目标对应的位置数据以及速度数据。
55.可选地，在确定目标真实后，即可获取目标的位置数据以及目标的速度数据。
56.步骤311，毫米波雷达响应于位置数据指示目标位于禁区边缘，且速度数据指示目标向禁区移动，基于位置数据以及速度数据确定目标的高度。
57.在本技术实施例中，目标的高度同样可以基于与目标对应的点云数据获得。
58.步骤312，毫米波雷达基于目标的高度进行目标类型检测。
59.可选地，毫米波雷达响应于目标的高度高于第一高度阈值，确定目标的类型为成人。
60.在本技术实施例中，第一高度阈值为1.2米。
61.可选地，毫米波雷达响应于目标的高度低于第一高度阈值，且高于第二高度阈值，确定目标的类型为儿童。
62.在本技术实施例中，第二高度阈值为0.6米。
63.可选地，毫米波雷达响应于目标的高度低于第二高度阈值，确定目标的类型为其他动态目标。
64.需要说明的是，针对不同用户住所内的不同情况，可以将第一高度阈值和第二高度阈值进行调整。例如，用户家中存在宠物，宠物的高度低于60cm。则此时当毫米波雷达确定目标的高度低于60cm，将目标的类型确定为宠物。
65.在本技术实施例汇总，毫米波雷达还可以接收目标划分阈值调整信号，并对于第一阈值以及第二阈值进行调整，以适配实际的使用场景。
66.步骤313，毫米波雷达响应于目标类型检测指示所有目标中包括至少一个儿童，且目标中不包括成人，生成报警信号。
67.该过程即说明了本技术实施例中的报警规则。
68.步骤314，毫米波雷达将报警信号发送至预警中控设备。
69.步骤315，预警中控设备接收报警信号。
70.步骤316，预警中控设备基于报警信号将报警设备切换为工作状态，并向用户终端转发报警信号。
71.步骤314至步骤316为预警中控设备的响应过程。
72.综上所述，本技术实施例提供的方法，发挥毫米波雷达抗干扰性好、稳定性高、精度高的特性，对于检测范围内的目标状态进行检测，并结合毫米波雷达的精确探测能力，确定检测范围内的禁区当中的儿童存在情况。当仅有儿童存在时，即向预警中控设备进行报警。利用毫米波雷达的特性，精准判断环境当中是否仅存在儿童，减小了误报概率，提高了儿童预警系统的使用安全性。
73.上述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。