對紅外對射式人數(shù)識別系統(tǒng)誤差的分析

文章出處：http://botanicstilllife.com 作者：興邦科技 人氣： 發(fā)表時間：2008年05月01日

對紅外對射式人數(shù)識別系統(tǒng)誤差的分析

紅外對射作為一種主動紅外探測器，具有探測距離遠，抗干擾能力強等優(yōu)點，在安防系統(tǒng)中得到了廣泛應用。采用兩對紅外對射，可以組成簡易的人數(shù)識別系統(tǒng)，在槽式衛(wèi)生間的沖水控制中，已得到了一定的應用。但有的廠家將這種簡易的人數(shù)識別系統(tǒng)移植到室內的人數(shù)識別上，進而對照明燈具等進行精確控制，卻出現(xiàn)了許多的問題。下面對紅外對射人數(shù)識別系統(tǒng)的誤差產生原因進行分析，就會得到一些十分有用的結論。

一、 基本原理

紅外對射式人數(shù)識別系統(tǒng)無論采用的是硬件電路，還是單片機的軟件方式，其基本原理采用的都是可逆計數(shù)器技術。這種技術在增量式旋轉編碼器、繞線機和機械鼠標中早已得到了廣泛應用。應用到人數(shù)識別上就是利用人體通過兩束對射光線的時間不同和遮擋光線的脈沖個數(shù)來識別人體的運動方向和人員數(shù)量。

系統(tǒng)由安裝在間隔為 L 的兩套紅外收發(fā)電路和可逆計數(shù)器及判斷執(zhí)行電路等組成，對射光線選擇在人員出入必須經過的地方。如果沒有人員出入，對射光線沒有被遮擋時，接收電路輸出高電平；而當有人員等物體通過時，光線被遮擋，接收電路就輸出低電平。

當人員外出時，波形與上述過程相反， B 路先輸出檢測脈沖， A 路后輸出檢測脈沖。從兩路檢測脈沖的先后順序，可以判斷出人員運動方向；再由檢測脈沖的個數(shù)，可以計算進出的人數(shù)。進入時計數(shù)器加 1 ，外出時計數(shù)器減 1 ，通過累計就可以計算出室內人員的數(shù)量。這就是紅外對射式人數(shù)識別系統(tǒng)的基本原則。

二、 系統(tǒng)組成

紅外對射式人數(shù)識別系統(tǒng)的組成不管采用的是純硬件電路還是單片機電路，其基本組成方式是完全相同的，只不過可逆計數(shù)器和判斷執(zhí)行電路部分，是由硬件完成還是由軟件來完成的而已。

在發(fā)射機中，低頻振蕩器輸出的頻率為 Fo 信號 , 對 38KHz 的副載波進行振幅鍵控調制（ ASK ），這主要是為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力并與光電接收前端電路的特性相一致而設置的。調制后的信號送到發(fā)光二極管，變成檢測光信號。近距離一般采用紅外發(fā)光二極管，近距離則采用紅外激光器作為光源。接收機中光電二極管和放大濾波解調等電路組成前端電路，一般采用 vishay 公司的一體化紅外遙控接收電路 HS0038, 它解調出低頻信號 Fo 。再通過檢測電路對 Fo 信號的檢測，就可以得到識別信號 A 和 B 。如果檢測到 Fo 信號，檢測電路輸出高電平，否則輸出低電平。將 A 、 B 兩路識別信號送到可逆計數(shù)器，計數(shù)器就能夠根據(jù)兩路信號的時間先后順序和脈沖個數(shù)計數(shù)出進入和外出檢測區(qū)域的人數(shù)，進而累計出室內總人數(shù)的多少。判斷執(zhí)行電路再根據(jù)設定的不同人數(shù)，執(zhí)行不同的控制策論。如有多少人開啟多少燈具等。

根據(jù)對 Fo 信號檢測電路的不同，可以分為普遍包絡檢波和用 NE567 低頻鎖相環(huán)（ PLL ）組成的鎖相解調兩大類。基本原理相同，都是檢測 Fo 信號的有和無，輸出相應的高低電平給計數(shù)器。區(qū)別在于分析誤差時，還需考慮后者的鎖定時間 ts 。

在實際的紅外對射系統(tǒng)中，發(fā)射和接收電路都帶有孔徑為 D 的鏡頭。由于光電前端電路都帶有較強的自動增益控制 (AGC) 電路，因此，只有人體將光線全部擋住的瞬間，接收電路才能輸出一個有效的低電平脈沖信號。這樣，我們就可以將對射光束簡化成對射光線來進行分析。