基于运动趋势意图判断的信号处理方法及系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010877477.3 (22)申请日 2020.08.27 (71)申请人 南京矽典微系统有限公司 地址 211500 江苏省南京市江北新区江淼 路88号腾飞大厦B座12楼1203-1204室 (72)发明人 林均仰陈涛 (74)专利代理机构 苏州三英知识产权代理有限 公司 32412 代理人 周仁青 (51)Int.Cl. G01S 7/41(2006.01) (54)发明名称 基于运动趋势意图判断的信号处理方法及 系统 (57)摘要 本发明揭示了一种基于运动趋势意图判。

2、断 的信号处理方法及系统， 所述信号处理方法包 括： 线性天线阵列发送射频信号， 并接收回波信 号； 对回波信号进行处理， 提取目标运动信号； 基 于线性天线阵列计算目标对应的距离和方位角， 获取目标在感应区域内的位置； 更新目标的位 置， 获取目标的运动轨迹并循环缓存； 基于人工 神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输入， 输出 目标的运动趋势意图； 根据运动趋势意图执行对 应动作。 本发明使用具有线性天线阵列的毫米波 雷达， 经过毫米波雷达信号处理得到目标在感应 区域内的位置， 并通过对目标运动轨迹判断目标 的运动趋势意图， 从而实现对感应门的智能控 制， 能够达到优良的节能效果以及更佳的用。

3、户体 验效果。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 112014820 A 2020.12.01 CN 112014820 A 1.一种基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于， 所述信号处理方法包括： 线性天线阵列发送射频信号， 并接收回波信号； 对回波信号进行处理， 提取目标运动信号； 基于线性天线阵列计算目标对应的距离和方位角， 获取目标在感应区域内的位置； 更新目标的位置， 获取目标的运动轨迹并循环缓存； 基于人工神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输入， 输出目标的运动趋势意图； 根据运动趋势意图执行对应动作。 2.根据权利要求1所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法。

4、， 其特征在于， 所述线 性天线阵列包括2个或2个以上的天线。 3.根据权利要求1所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于， 所述射 频信号为毫米波雷达产生的毫米波射频信号， 回波信号为毫米波回波信号。 4.根据权利要求1所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于，“提取 目标运动信号” 具体为： 通过阈值和恒虚警率处理回波信号， 提取目标运动信号。 5.根据权利要求1所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于，“基于 线性天线阵列计算目标对应的距离和方位角” 具体为： 通过各独立的天线数据分别计算目标的距离， 并通过线性天线阵列之间的相位差或角 度FFT。

5、方法计算目标的方位角。 6.根据权利要求1所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于， 所述方 法还包括： 训练人工神经网络模型， 具体为： 通过人工采集目标数据并标注目标运动趋势意图训练人工神经网络结构， 得到基于运 动趋势意图判断的人工神经网络模型。 7.根据权利要求6所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于， 所述人 工神经网络结构包括全连接网络、 卷积网络、 循环网络中的一种或多种的组合。 8.根据权利要求1所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于，“以目 标的运动轨迹为输入， 输出目标的运动趋势意图” 具体为： 当目标的运动轨迹为向门靠近并有进。

6、入趋势时输出目标的运动趋势意图为进门； 当目标的运动轨迹为其它且无进入趋势时输出目标的运动趋势意图为其它。 9.根据权利要求8所述的基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 其特征在于，“根据 运动趋势意图执行对应动作” 具体为： 当目标的运动趋势意图为进门时， 控制感应门开启； 当目标的运动趋势意图为其它时， 维持感应门关闭。 10.一种基于运动趋势意图判断的信号处理系统， 其特征在于， 所述信号处理系统包 括： 雷达芯片， 用于产生射频信号； 线性天线阵列， 与雷达芯片连接， 用于发送射频信号， 并接收回波信号； 处理器， 与雷达芯片相连， 用于对回波信号进行处理， 提取目标运动信号， 基于线。

7、性天 线阵列计算目标对应的距离和方位角， 获取目标在感应区域内的位置， 更新目标的位置， 获 取目标的运动轨迹并循环缓存， 基于人工神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输入， 输出目 权利要求书 1/2 页 2 CN 112014820 A 2 标的运动趋势意图， 根据运动趋势意图执行对应动作。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112014820 A 3 基于运动趋势意图判断的信号处理方法及系统 技术领域 0001 本发明属于数字信号处理技术领域， 具体涉及一种基于运动趋势意图判断的信号 处理方法及系统。 背景技术 0002 毫米波是指波长从0.11cm的电磁波， 对应的频率范围为30300G。

8、Hz， 毫米波雷 达在智能感知与交互、 智能机器人、 汽车雷达等领域都有着广泛的应用， 但毫米波雷达还未 应用于智能感应门、 智能卫浴等领域。 0003 传统的智能感应门、 智能卫浴等产品使用微波、 红外、 超声等传感器来感应其附近 是否有人员来控制自身的开关门等， 存在感应范围控制不精确、 无法感知人员的方位和运 动轨迹的不足， 在人员从其附近经过并无意图进门或使用产品的情况下， 往往仍然进行无 效开关操作。 0004 因此， 针对上述技术问题， 有必要提供一种基于运动趋势意图判断的信号处理方 法及系统。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种基于运动趋势意图判断的信号处理方法及系统，。

9、 以通 过判断目标运动趋势意图智能控制感应门。 0006 为了实现上述目的， 本发明一实施例提供的技术方案如下： 0007 一种基于运动趋势意图判断的信号处理方法， 所述信号处理方法包括： 0008 线性天线阵列发送射频信号， 并接收回波信号； 0009 对回波信号进行处理， 提取目标运动信号； 0010 基于线性天线阵列计算目标对应的距离和方位角， 获取目标在感应区域内的位 置； 0011 更新目标的位置， 获取目标的运动轨迹并循环缓存； 0012 基于人工神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输入， 输出目标的运动趋势意图； 0013 根据运动趋势意图执行对应动作。 0014 一实施例中， 所。

10、述线性天线阵列包括2个或2个以上的天线。 0015 一实施例中， 所述射频信号为毫米波雷达产生的毫米波射频信号， 回波信号为毫 米波回波信号。 0016 一实施例中，“提取目标运动信号” 具体为： 0017 通过阈值和恒虚警率处理回波信号， 提取目标运动信号。 0018 一实施例中，“基于线性天线阵列计算目标对应的距离和方位角” 具体为： 0019 通过各独立的天线数据分别计算目标的距离， 并通过线性天线阵列之间的相位差 或角度FFT方法计算目标的方位角。 0020 一实施例中， 所述方法还包括： 训练人工神经网络模型， 具体为： 说明书 1/4 页 4 CN 112014820 A 4 00。

11、21 通过人工采集目标数据并标注目标运动趋势意图训练人工神经网络结构， 得到基 于运动趋势意图判断的人工神经网络模型。 0022 一实施例中， 所述人工神经网络结构包括全连接网络、 卷积网络、 循环网络中的一 种或多种的组合。 0023 一实施例中，“以目标的运动轨迹为输入， 输出目标的运动趋势意图” 具体为： 0024 当目标的运动轨迹为向门靠近并有进入趋势时输出目标的运动趋势意图为进门； 0025 当目标的运动轨迹为其它且无进入趋势时输出目标的运动趋势意图为其它。 0026 一实施例中，“根据运动趋势意图执行对应动作” 具体为： 0027 当目标的运动趋势意图为进门时， 控制感应门开启； 。

12、0028 当目标的运动趋势意图为其它时， 维持感应门关闭。 0029 10.一种基于运动趋势意图判断的信号处理系统， 其特征在于， 所述信号处理系统 包括： 0030 雷达芯片， 用于产生射频信号； 0031 线性天线阵列， 与雷达芯片连接， 用于发送射频信号， 并接收回波信号； 0032 处理器， 与雷达芯片相连， 用于对回波信号进行处理， 提取目标运动信号， 基于线 性天线阵列计算目标对应的距离和方位角， 获取目标在感应区域内的位置， 更新目标的位 置， 获取目标的运动轨迹并循环缓存， 基于人工神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输入， 输出目标的运动趋势意图， 根据运动趋势意图执行对应动作。

13、。 0033 与现有技术相比， 本发明具有以下优点： 0034 本发明的基于运动趋势意图判断的信号处理方法及系统使用具有线性天线阵列 的毫米波雷达， 经过毫米波雷达信号处理得到目标在感应区域内的位置， 并通过对目标运 动轨迹判断目标的运动趋势意图， 从而实现对感应门的智能控制， 能够达到优良的节能效 果以及更佳的用户体验效果。 附图说明 0035 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术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 发明中记载的一些实施例， 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。

14、根据这些附图获得其他的附图。 0036 图1为本发明一具体实施例中基于运动趋势意图判断的信号处理系统的模块示意 图； 0037 图2为本发明一具体实施例中基于运动趋势意图判断的信号处理方法的流程示意 图； 0038 图3为本发明一具体实施例中智能感应门的应用示例示意图。 具体实施方式 0039 以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。 但该等实施方式并不 限制本发明， 本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、 方法、 或功能上的变 换均包含在本发明的保护范围内。 说明书 2/4 页 5 CN 112014820 A 5 0040 参图1所示， 本发明一具体实施例中公开了一。

15、种基于运动趋势意图判断的信号处 理系统， 包括： 0041 雷达芯片10， 用于产生射频信号； 0042 线性天线阵列20， 与雷达芯片10连接， 用于发送射频信号， 并接收回波信号； 0043 处理器30， 与雷达芯片10相连， 用于对回波信号进行处理， 提取目标运动信号， 基 于线性天线阵列计算目标对应的距离和方位角， 获取目标在感应区域内的位置， 更新目标 的位置， 获取目标的运动轨迹并循环缓存， 基于人工神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输 入， 输出目标的运动趋势意图， 根据运动趋势意图执行对应动作。 0044 结合图2所示， 本实施例中基于运动趋势意图判断的信号处理方法具体包括以下。

16、 步骤： 0045 1、 线性天线阵列发送射频信号， 并接收回波信号。 0046 射频信号为毫米波雷达10产生的毫米波射频信号(波长0.11cm)， 回波信号为线 性天线阵列20接收的毫米波回波信号。 0047 其中， 线性天线阵列包括2个或2个以上的天线， 以具备测量感应区域内目标的距 离和方位角的能力， 本实施例中的线性天线阵列20集成于雷达芯片10上。 方位角是雷达感 应区域内目标对应的角度， 例如， 感应区域呈扇形， 雷达芯片位于扇形对应的圆心处， 扇形 区域包括一起始边界和最终边界， 距离及目标位置与圆心之间的距离， 方位角及目标位置 与圆心的连线与起始边界之间的夹角。 0048 2。

17、、 对回波信号进行处理， 提取目标运动信号。 0049 对毫米波回波信号进行信号处理， 通过阈值和恒虚警率(CFAR， Constant False- Alarm Rate)处理毫米波回波信号， 提取目标运动信号， 目标可以为人员等。 0050 3、 基于线性天线阵列计算目标对应的距离和方位角， 获取目标在感应区域内的位 置。 0051 在目标运动信号的基础上， 通过各独立的天线数据分别计算目标的距离， 并通过 线性天线阵列之间的相位差或角度FFT方法计算目标的方位角， 结合距离和方位角即可计 算得到目标在感应区域内的位置。 0052 4、 更新目标的位置， 获取目标的运动轨迹并循环缓存。 0。

18、053 对连续多帧数据中计算得到的目标位置加以循环缓存， 始终保持当前最新一段时 间的位置， 得到实时不断更新的目标运动轨迹。 0054 5、 基于人工神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输入， 输出目标的运动趋势意图。 0055 首先训练人工神经网络模型， 具体为： 0056 通过人工采集目标数据并标注目标运动趋势意图训练人工神经网络结构， 得到基 于运动趋势意图判断的人工神经网络模型， 其中人工神经网络结构包括全连接网络、 卷积 网络、 循环网络等中的一种或多种的组合。 0057 使用训练好的人工神经网络模型， 以目标的运动轨迹为输入， 即可输出目标的运 动趋势意图。 其中， 当目标的运动轨。

19、迹为向门靠近并有进入趋势时输出目标的运动趋势意 图为进门； 当目标的运动轨迹为其它且无进入趋势时输出目标的运动趋势意图为其它。 0058 6、 根据运动趋势意图执行对应动作。 0059 当输出的目标的运动趋势意图为进门时， 控制感应门开启； 说明书 3/4 页 6 CN 112014820 A 6 0060 当输出的目标的运动趋势意图为其它时， 维持感应门关闭。 0061 参图3所示为本发明应用于智能感应门的应用示例示意图， 当然， 本发明也可应用 于但不仅限于智能感应门、 智能卫浴门等。 雷达感知判断目标运动轨迹为向门靠近并有进 入趋势时输出人员运动意图为进门， 感应门控制开门； 雷达感知判。

20、断人员运动轨迹为其它 无进入趋势时输出人员运动意图为其它， 感应门不控制开门。 通过准确判断目标意图来智 能精准控制感应门的开关， 可以改善用户体验效果并降低无效能耗。 0062 由以上技术方案可以看出， 本发明具有以下有益效果： 0063 本发明的基于运动趋势意图判断的信号处理方法及系统使用具有线性天线阵列 的毫米波雷达， 经过毫米波雷达信号处理得到目标在感应区域内的位置， 并通过对目标运 动轨迹判断目标的运动趋势意图， 从而实现对感应门的智能控制， 能够达到优良的节能效 果以及更佳的用户体验效果。 0064 对于本领域技术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在 不背离。

21、本发明的精神或基本特征的情况下， 能够以其他的具体形式实现本发明。 因此， 无论 从哪一点来看， 均应将实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 0065 此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施例加以描述， 但并非每个实施例仅包含一 个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当将说 明书作为一个整体， 各实施例中的技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员可以 理解的其他实施方式。 说明书 4/4 页 7 CN 112014820 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 112014820 A 8 图3 说明书附图 2/2 页 9 CN 112014820 A 9 。