[发明专利]基于三维电场的动静态人体感应灯及其控制方法

说明书

一种基于三维电场的动静态人体感应灯及其控制方法，涉及智能节能控制照明领域，感应灯包括人体感应系统、控制系统、照明系统、电源系统，人体感应系统包括三维电极传感器、信号源模块，信号处理器。方法是信号源模块产生稳定信号加载在三维电极传感器上，三维电极传感器实时检测到X、Y、Z方向的电极信号，将该电极信号进行拟合，得到三维电场灵敏度系数，再确定耦合灵敏度系数矩阵，进一步与观测电极信号做相关去噪后运算，得出X、Y、Z三个方向上电场大小，再运算之后与预设阈值相比较，判断人体是否在感知区域内，从而控制照明设备的开或闭。本发明能实现动静态人体感应，具有稳定性好、识别率高、结构简单、功耗低等特点，易于推广使用。

技术领域

本发明涉及智能节能控制照明领域，特别是一种基于三维电场的动静态人体感应灯的控制方法。

背景技术

常见的人体探测方式有超声波探测、微波探测等有源主动型和被动红外(PIR)热释电探测等无源被动型两大类。超声波和微波人体探测是基于多普勒效应而制成的，只能检测出运动的人体，是一种动态的人体检测技术，无法检测处于静止状态的人体。同时这两种探测方式会产生一定的能量辐射，长时间处于这种环境下会对人体造成一定的伤害，不适合于节能控制的使用要求。

目前静态人体探测方式主要有：红外图像处理、生命探测雷达和改进型的热释电被动红外探测等方式。红外图像处理和生命探测雷达价格昂贵，很难普及应用到LED照明节能控制当中，改进型的热释电被动红外探测、红外图像处理都是依据人体温度为基础做检测，容易受到环境温度的影响，当温度接近人体温度时候，误差非常大，无法实现在LED节能照明中推广应用。

授权公告号为CN 103197354B的发明专利《数字式被动红外静止人体探测器及其探测方法》，公开了一种用被动红外检测静止人体的探测器及其探测方法，该发明主要是通过旋转被动红外传感器实现运动，同时利用互相关运算。它存在以下缺点：（1）被动红外传感器检测人体的原理也是基于人体温度检测，容易受到环境温度的影响，当温度接近人体温度时候，误差非常大；（2）通过旋转被动红外传感器实现运动，使被动红外传感器经常运转，使其功耗非常大，结构复杂，无法达到方便、节能的功效；（3）利用互相关运算只是削弱同频信号的干扰，还是存在异频信号的干扰；而且通过互相关运算得到的归一化互相关函数序列与阈值做比较来实现判断是否有人，但没有具体的阈值，同时控制方法复杂。

授权公告号为CN103852649 B发明专利《基于共面传感单元的三维电场测量方法》提到用三维电场传感器测量电场，基于计算的灵敏度系数确定耦合灵敏度系数矩阵，再与直接电场传感器响应信号做数据处理，但这样误差比较大，容易被背景噪声干扰，或者其他信号干扰，误判率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于三维电场的动静态人体感应灯及其控制方法，以解决现有技术存在的只能检测出运动的人体而无法检测处于静止状态的人体、结构复杂、功耗大、误判率高的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种基于三维电场的动静态人体感应灯，包括控制系统、照明系统、电源系统，电源系统的输出端分别与控制系统、照明系统连接，还包括人体感应系统，该人体感应系统包括三维电极传感器、信号源模块，信号处理器；所述的信号源模块用于产生稳定信号并加载在三维电极传感器的各个电极上，三维电极传感器的输出端通过信号处理器与控制系统的输入端连接，控制系统的输出端与照明系统的输入端连接。

本发明的进一步技术方案是：所述的三维电极传感器在X、Y、Z三维立体空间中，每个方向分布对称安装有一对电极。

本发明的进一步技术方案是：所述的信号源模块产生稳定的多路标准信号，信号电压和频率均匀可变，可变电压范围1.8V～5 V，可变频率范围60kHz～160kHz。

本发明的进一步技术方案是：所述的信号处理器包括依次连接在一起的检波模块、放大模块、滤波模块，检波模块的输入端与电极传感器连接，滤波模块的输出端与控制系统连接。