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一种基于面积防宠物算法的双鉴探测器及其防误报警方法与流程

来源：萌宠菠菠乐园时间：2025-08-27 10:42

本发明涉及探测器领域技术，尤其是指一种基于面积防宠物算法的双鉴探测器及其防误报警方法。

背景技术：

如图1所示，目前市面上的防盗报警探测器大部分都是采用电压阀值算法，也就是设定一个上限电压v_h和一个下限电压v_l，当采样到微波或者pir放大电路过来的电压s高于上限电压v_h（如图1的t0时刻）或者低于下限电压v_l（如图1的t1时刻）就产生报警。

如图2和图3所示，采用电压阀值算法比较简单，如图2为小猫和人分别在距离探测器不同的位置，小猫比较靠近探测器，人比较远离探测器。图3为小猫和人在图2中所在位置时，探测器感应到的探测电压。蓝色的曲线为人在探测器远端侵入时的电压曲线，橙色为猫在探测器近端侵入时的电压曲线。我们发现它们的感应的电压值阀值大小是接近的，为了保持探测器在远端依然能够探测人的侵入，因此上限电压v_h不能设置过高，以及下限电压v_l不能设置太低，否则当有人在远端侵入时，由于感应电压达不到电压阀值，不能产生报警。但是小猫如果在探测器近端活动，微波或者pir放大电路过来的电压曲线也会超过上限电压值v_h或者低于下限电压值v_l。所以单纯的电压阀值算法如果遇到小宠物侵入，容易引起产品误报警，给用户带来不必要的麻烦。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种基于面积防宠物算法的双鉴探测器及其防误报警方法，用于解决防盗报警探测器使用中小宠物侵入引起的误报，同时还能保持探测器在远端的灵敏度。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种基于面积防宠物算法的双鉴探测器的防误报警方法：其特征在于：

（1）单片机处理单元接受来自pir传感器通过pir放大电路后传递过来的模拟电压信号，计算出该电压信号特定时间内超特定电压阀值v_pir的累积面积sum_pir；

（2）单片机处理单元还接受来自微波传感器通过微波放大电路后传递过来的模拟电压信号，计算该电压信号的特定时间内超阀值v_mw的累积面积sum_mw；

单片机处理单元判断累积pir面积sum_pir和累积微波面积sum_mw的大小，同时还计算得出累积pir面积和累积微波面积的面积之和sum_all=sum_pir+sum_mw，决策出是否产生报警输出。

根据权利要求1所述的一种基于面积防宠物算法的双鉴探测器的防误报警方法，其特征在于：单片机处理单元产生报警出输的条件是：

pir累积面积sum_pir大于设定的pir面积阀值，以及

微波累积面积sum_mw大于设定的微波面积阀值，以及

pir累积面积和微波累积面积的面积之和sum_pir+sum_mw大于设定的pir面积阀值+设定的微波面积阀值之和。

一种基于面积防宠物算法的双鉴探测器，包括有pir传感器、微波传感器、pir放大电路、微波放大电路、单片机处理单元、报警输出电路，其特征在于：所述单片机处理单元的引脚ani0相接于微波放大电路的输出，该单片机处理单元引脚ani1相接于pir放大电路的输出，该单片机处理单元通过引脚p60相连接于报警输出电路。

作为一种优选方案，所述单片机处理单元的单片机型号为r5f10268dsp#xo。

作为一种优选方案，所述微波放大电路中包括有微波一级放大电路和微波二级放大电路，前述微波传感器将检测到的微弱微波信号经过微波一级放大电路和微波二级放大电路的放大，由输出端tp16输送到单片机处理单元。

作为一种优选方案，所述pir放大电路中包括有pir一级放大电路和pir二级放大电路，前述pir传感器将检测到的微弱pir信号经过pir一级放大电路和pir二级放大电路的放大，由输出端tp1输送到单片机处理单元。

作为一种优选方案，所述报警输出电路中包括有光电耦合器rv1、压敏电阻znr2、电阻r45/r21和报警输出端子tb2b/tb2c，该光电耦合器的引脚1接入5v电压，引脚2相接于电阻r21后相接于单片机处理单元，引脚3相接于电阻r45后输出至报警输出端子tb2b，引脚4直接相输出至报警输出端子tb2c，并且该光电耦合器的引脚3，4并联压敏电阻znr2；所述单片机处理单元将报警信号传输到光电耦合器上，通过报警输出端子tb2b/tb2cl输出给报警器。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：单片机处理单元的引脚ani0相接于微波放大电路的输出，接受来自微波放大电路传递过来的模拟电压信号；该单片机处理单元引脚ani1相接于pir放大电路的输出，接受来自pir放大电路传递过来的模拟电压信号。该单片机处理单元通过引脚p60相连接于报警输出电路，由单片机判断累积pir面积sum_pir和累积微波面积sum_mw的大小，同时还计算得出累积pir面积和累积微波面积的面积之和sum_all=sum_pir+sum_mw，决策出是否产生报警输出。本发明这种基于面积算法的检测方法，和普通市面上基于阀值算法相比，基于面积算法能不牺牲产品灵敏度，同时还能减少宠物引起的误报。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是现有防盗报警探测器基于电压阀值算法的电压触发报警原理示意图。

图2是现有防盗报警探测器使用时的情景模拟示意图，小猫和人分别在距离探测器不同的位置，小猫比较靠近探测器，人比较远离探测器。

图3是小猫和人在图2中所在位置时，探测器感应到的探测电压。

图4是本发明之较佳实施例的的系统框架图。

图5是本发明之pir电路示意图。

图6是本发明之微波电路示意图。

图7是本发明之单片机处理单元和报警输出电路图。

图8是本发明人和猫的pir感应的电压波形图。

图9是本发明人和猫的微波感应的电压波形图。

图10是本发明综合微波和pir电压波形图。

图11是基于阀值算法和基于面积算法防宠物的误报点对比图。

图12是基于阀值算法和基于面积算法整体灵敏度对比图。

附图标识说明：

10、pir传感器20、pir放大电路

21、pir一级放大电路22、pir二级放大电路

30、微波传感器40、微波放大电路

41、微波一级放大电路42、微波二级放大电路

50、单片机处理单元60、报警输出电路

61、光电耦合器62、压敏电阻。

具体实施方式

请参照图4所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，包括有pir传感器10、微波传感器30、pir放大电路20、微波放大电路40、单片机处理单元50、报警输出电路60。其中，各功能电路均与单片机处理单元50相连接。

各电路的具体组成构架参见图2至图5。

如图5所示，所述pir传感器10用于检测人体pir辐射。所述pir放大电路20包括有pir一级放大电路21和pir二级放大电路22，该pir传感器10将检测到的微弱pir信号通过pir一级放大电路21和pir二级放大电路22的pir放大，由输出端tp1输送到单片机处理单元50。其工作原理是：pir探头pd1感应外部热源，并把它转换为微小的电压输出变化，这个变化的微小电压经过运放的5脚输入，经过一级放大，再从7脚输出。再从运放的2脚输入，经过再次放大，从1脚输出，得到一个比较适合单片机ad采用的合适电压范围。tp1节点为接单片机ad引脚的接点。

如图6所示，该微波传感器30用于检测移动的物体。所述微波放大电路40包括有微波一级放大电路41和微波二级放大电路42，该微波传感器30将检测到的微弱微波信号经过微波一级放大电路41和微波二级放大电路42的微波放大，由输出端tp16输送到单片机处理单元50。其工作原理是:微波头sd1感应外部移动的物体，并把它转换为微小的电压输出变化，这个变化的微小电压经过运放的5脚输入，经过微波一级放大电路41的放大，再从7脚输出。再从运放的2脚输入，经过微波二级放大电路42的再次放大，从1脚输出，得到一个比较适合单片机接点ani0采用的合适电压范围。tp16节点为接单片机引脚ani0的接点。

如图7所示，该报警输出电路60中包括有光电耦合器61rv1、压敏电阻62znr2、电阻r45/r21和报警输出端子tb2b/tb2c，该光电耦合器61的引脚1接入5v电压，引脚2相接于电阻r21后相接于单片机处理单元50，引脚3相接于电阻r45后输出至报警输出端子tb2b，引脚4直接相输出至报警输出端子tb2c，并且该光电耦合器61的引脚3，4并联压敏电阻62znr2；所述单片机处理单元50将报警信号传输到光电耦合器61上，通过报警输出端子tb2b/tb2cl输出给报警器。

如图7所示，该单片机处理单元50的型号为r5f10268dsp#x0，其作为系统的核心，主要负责运算功能。该单片机处理单元50的引脚vdd和vss相接于电源电路，由电源电路提供单片机需要的5v电压。所述单片机处理单元50的引脚ani0相接于微波放大电路40的输出，接受来自微波转换电路传递过来的模拟电压信号；该单片机处理单元50引脚ani1相接于pir放大电路20的输出，接受来自pir放大电路20传递过来的模拟电压信号；该单片机处理单元50通过引脚p60相连接于报警输出电路60，由单片机判断累积pir面积sum_pir和累积微波面积sum_mw的大小，同时还计算得出累积pir面积和累积微波面积的面积之和sum_all=sum_pir+sum_mw，决策出是否产生报警输出。

基于以上的电路结构，本发明开发出一种基于面积防宠物算法的双鉴探测器的防误报警方法：

（1）单片机处理单元50接受来自pir通过pir放大电路20后传递过来的模拟电压信号，计算出该电压信号特定时间内超特定电压阀值v_pir的累积面积sum_pir；

（2）单片机处理单元50还接受来自微波传感器30通过pir放大电路20后传递过来的模拟电压信号，计算该电压信号的特定时间内超阀值v_mw的累积面积sum_mw；

（3）单片机处理单元50判断累积pir面积sum_pir和累积微波面积sum_mw的大小，同时还计算得出累积pir面积和累积微波面积的面积之和sum_all=sum_pir+sum_mw，决策出是否产生报警输出。

其中，单片机处理单元50产生报警出输的条件是：①pir累积面积sum_pir大于设定的pir面积阀值，以及②微波累积面积sum_mw大于设定的微波面积阀值，以及③pir累积面积和微波累积面积的面积之和sum_pir+sum_mw大于设定的pir面积阀值+设定的微波面积阀值之和。

本发明之基于面积防宠物算法的双鉴探测器的防误报警方法的工作原理为：

如下图8和图9，由于人相对小宠物而言，人的身高较优高，体积大，感应出来的微波或者pir转换电压波形的脉宽都比小宠物的宽。虽然人在远端和小宠物在近端感应出来的电压大小是接近的，但是人的脉宽更宽，因而人的微波或者pir转换电压波形超过v_h或者低于v_l的面积比小宠物的要大。因此即使小宠物在传感器近端活动，感应到的微波或者pir转换电压波形超过v_h或者低于v_l阀值，但是由于小宠物的波形脉宽小，面积也小，因而可以通过计算超过v_h或者低于v_l面积作为产生报警的条件，只有面积大于特定面积阀值才能产生报警。因而可以避免小宠物侵入造成的误报。

（1）图10是pir感应的电压波形图，在t2→t3时间内，

绿色部分面积：小猫超过阀值部分的总面积pc_all=pc1+pc2。

粉色部分面积：人超过阀值部分的总面积pm_all=pm1+pm2。

（2）图10是微波感应的电压波形图，在t2→t3时间内，

绿色部分面积：小猫超过阀值部分的总面积vc_all=vc1+vc2。

粉色部分面积：人超过阀值部分的总面积vm_all=vm1+vm2。

将微波和pir电压综合，形成波形图11。

（3）在t2→t3时间内，基于阀值算法报警条件为:

在t2→t3时间内，基于面积算法报警条件为:

可以看出，两个报警条件的公式，基于面积算法的报警条件使微波和pir数据结合更加紧密，考虑的方面更加周全。不仅考虑了单个pir和微波超出阀值部分的面积，而且还考虑了它们两个面积和的权重作为报警条件。而阀值算法，只考虑有没有超出阀值作为报警条件，很容易受到外界的干扰造成误报。

如图11所示，横坐标0处是探测器的安装位置，安装高度为2.2米，基于面积算法和基于阀值算法的小宠物误报区都是距离安装位置距离2米到4米的区域，这是因为该区域是探测器经过菲涅尔透镜感应到pir的最灵敏区域，我们可以看到基于面积算法的误报点数为1，基于阀值算法的误报点数为18，可以看出，在相同电压阀值条件下，基于面积算法能够更好地防止宠物侵入误报。

如图12所示，横坐标0处是探测器的安装位置，安装高度为2.2米，基于面积算法和基于阀值算法的灵敏度在总的0—14米距离范围内，它们的报警灵敏度是接近的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。