УСТРОЙСТВО ДЕТЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ
MOTION DETECTOR DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству детектора движения, содержащему приемник, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного электромагнитного сигнала. Каждый принимаемый электромагнитный сигнал образован передаваемым электромагнитным сигналом, на который оказывает влияние соответствующий канал. Каждый передаваемый электромагнитный сигнал передают посредством соответствующего источника, причем устройство детектора движения содержит заданную информацию относительно каждого передаваемого электромагнитного сигнала.
Настоящее изобретение относится к способу обнаружения движения, причем способ содержит этапы приема по меньшей мере одного электромагнитного сигнала. Каждый принимаемый электромагнитный сигнал образован передаваемым электромагнитным сигналом, на который оказывает влияние соответствующий канал. Каждый передаваемый электромагнитный сигнал передают посредством соответствующего источника.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Технологию пассивного радара используют для обнаружения движения и определения положения целей посредством анализа того, каким образом сигналы, передаваемые источниками радиосигналов третьей стороны, изменяются с течением времени. Источники радиосигналов третьей стороны, например, могут быть образованы теле- и радиовещанием, беспроводным сетями связи, такими как, например, GSM.
В WO 2009/128002 раскрыт пассивный детектор для определения присутствия или движения в среде. Детектор содержит приемник с модулем оценки канала, выполненным с возможностью определения лучшего канала, подлежащий отслеживанию. Средство отслеживания выполнено с возможностью измерения колебаний в лучшем канале.
Однако по-прежнему существует потребность в детекторе движения, который повышает надежность процесса обнаружения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в создании детектора движения, который повышает надежность процесса обнаружения по сравнению с уровнем техники.
Эта задача решается устройством детектора движения, содержащим приемник, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного электромагнитного сигнала. Каждый принимаемый электромагнитный сигнал образован передаваемым электромагнитным сигналом, на который оказывает влияние соответствующий канал. Каждый передаваемый электромагнитный сигнал передают посредством соответствующего источника, причем устройство детектора движения содержит заданную информацию относительно каждого передаваемого электромагнитного сигнала.
Устройство детектора движения дополнительно содержит средство анализа, выполненное с возможностью анализа всех компонентов принимаемого сигнала для определения того, как на определенные параметры каждого передаваемого электромагнитного сигнала влияет каждый соответствующий канал, посредством заданной информации. Средство анализа также выполнено с возможностью анализа изменения во времени упомянутых определенных параметров в течение определенного времени. Устройство детектора движения дополнительно содержит средство определения, выполненное с возможностью определения, превышает ли упомянутое изменение во времени заданное пороговое значение.
Эта задача решается способом обнаружения движения, причем способ содержит этап, на котором принимают по меньшей мере один электромагнитный сигнал. Каждый принимаемый электромагнитный сигнал образован передаваемым электромагнитным сигналом, на который оказывает влияние соответствующий канал. Каждый передаваемый электромагнитный сигнал передают посредством соответствующего источника.
Способ дополнительно содержит этапы, на которых:
анализируют все компоненты принимаемого сигнала для определения того, как на определенные параметры каждого передаваемого электромагнитного сигнала оказывает влияние каждый соответствующий канал, посредством заданной информации относительно каждого передаваемого электромагнитного сигнала;
анализируют изменения во времени упомянутых определенных параметров в течение определенного времени; и
определяют, превышают ли упомянутые изменения во времени заданное пороговое значение.
Способ осуществляют с использованием устройства детектора движения согласно изложенному выше.
Согласно примеру, устройство детектора движения может обнаруживать движение окружающих объектов и/или то, перемещается ли само устройство детектора движения.
Согласно другому примеру, приемник выполнен с возможностью приема по меньшей мере двух электромагнитных сигналов, переданных посредством по меньшей мере двух пространственно разделенных источников.
Согласно другому примеру, средство анализа выполнено с возможностью установления корреляции временных колебаний каналов, результатом чего являются принимаемые сигналы, передаваемые посредством по меньшей мере двух пространственно разделенных источников. Это позволяет средству анализа проводить различия между окружающими объектами, более близкими к устройству детектора движения, чем какой-либо соответствующий источник, и окружающими объектами, более близкими к какому-либо соответствующему источнику, чем к устройству детектора движения.
Согласно другому примеру, средство анализа выполнено с возможностью формирования усредненного ответа канала для множества ответов канала в течение определенного времени. Анализ изменения во времени упомянутых определенных параметров в течение определенного времени включает в себя анализ изменений около усредненного ответа канала.
Согласно другому примеру, изменения около усредненного ответа канала содержат изменение амплитуды пиков и затуханий и/или местоположения пиков и затуханий, в мгновенных ответах канала. Эти изменения содержатся в упомянутых изменениях во времени.
Согласно другому примеру, анализ изменения во времени упомянутых определенных параметров в течение определенного времени включает в себя анализ допплеровских смещений.
Другие примеры очевидным образом следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Настоящее изобретение обеспечивает множество преимуществ, таких как:
- использование полного принимаемого сигнала, что позволяет обнаруживать колебания там, где они наиболее выражены; и
- возможность учета всех типов колебаний сигналов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение далее описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на Фиг. 1 представлен схематичный вид источника и детектора движения;
на Фиг. 2 представлен схематичный вид трех источников и детектора движения, причем объект находится близко к детектору движения;
на Фиг. 3 представлен схематичный вид детектора движения;
на Фиг. 4 представлен схематичный вид колебаний первого типа;
на Фиг. 5 представлен схематичный вид колебаний второго типа;
на Фиг. 6 представлен схематичный вид трех источников и детектора движения, причем объект находится близко к источнику; и
на Фиг. 7 представлена блок-схема способа в соответствии с настоящим изобретением.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обращаясь к Фиг. 1, источник 6 сигнала беспроводной связи передает сигнал 3 в среде 9 распространения радиоволн, так называемом канале. Также, как показано на Фиг. 3, детектор 1 движения содержит приемную антенну 23 и приемник 2, причем приемник 2 принимает принимаемый сигнал 11. Принимаемый сигнал 11 образован принимаемым сигналом 3 и влиянием канала 9, причем это влияние, например, может происходить из-за отражений в различных объектах, содержащихся в канале 9.
Полагая, что положение приемника 2 относительно источника 6 сигнала связи является постоянным, более сильные компоненты канала 9 обычно изменяются относительно медленно с течением времени, но объекты вблизи от источника 6 сигнала и/или приемника 2 дают поддающиеся обнаружению изменения принимаемого сигнала 11 из-за колебаний в канале. Если перемещается сам детектор 1 движения, новые каналы будут присутствовать для каждого нового положения, что также будет вести к поддающимся обнаружению изменениям принимаемого сигнала 11.
В первом примере, канал 9 содержит объект 13, где объект 13 воздействует на свойства распространения в канале 9, поскольку принимаемый сигнал 3 будет отражен объектом 13 и, таким образом, объект 13 вносит различие между принимаемым сигналом 3 и принимаемым сигналом 11, это различие будет меняться, если объект 13 изменяет положение. Следует отметить, что вероятно имеют место значительно больше объектов и свойств канала 9, которые вносят различия между принимаемым сигналом 3 и принимаемым сигналом 11, но, как указано выше, различие, вносимое объектом 13, будет меняться, если объект 13 изменяет положение.
Во втором примере, перемещают сам детектор 1 движения, что обозначает, что более значительные изменения будут происходить в принимаемом сигнале 11, поскольку исходный канал будет заменяться на новые каналы для различных положений детектора 1 движения по мере его движения, новые пути передачи устанавливают непрерывно по мере движения детектора 1 движения.
Для этих двух примеров источник 6 сигнала беспроводной связи представлен в форме базовой станции, где приемник 2 выполнен с возможностью обнаружения заданной информации, которая содержится в принимаемом сигнале 11, причем эта информация представлена в форме заданных эталонных сигналов. Эти эталонные сигналы известны детектору 1 движения, данные об этом хранят в памяти в детекторе 1 движения, что позволяет детектору 1 движения анализировать влияние канала на принимаемый сигнал с помощью средства анализа 10, содержащегося в детекторе 1 движения.
В соответствии с настоящим изобретением, средство анализа 10 выполнено с возможностью анализа всех компонентов принимаемого сигнала 11 для определения того, как на определенные параметры передаваемого электромагнитного сигнала влияет канал 9, посредством заданной информации. Средство анализа 10 также выполнено с возможностью анализа изменения во времени упомянутых определенных параметров в течение определенного времени, множество примеров чего рассмотрено ниже.
Обращаясь к Фиг. 4 и Фиг. 5, в первой альтернативе в отношении того, какие определенные параметры подлежат анализу, средство анализа 10 выполнено с возможностью формирования комплексного ответа 21a, 21b усредненной частоты канала для множества комплексных ответов канала в течение определенного времени. В этом случае, анализ изменения во времени упомянутых определенных параметров в течение определенного времени включает в себя анализ изменений 14a, 14b, 14c, 14d; 15a, 15b, 15c, 15d вокруг усредненного комплексного ответа 21a, 21b канала.
Как показано на Фиг. 4, при обнаружении движения объекта 13 вблизи от детектора движения, изменения вокруг усредненного комплексного ответа 21a канала содержат изменение 14a, 14b, 14c, 14d амплитуды и фазы (не показано) пиков и затуханий в мгновенных ответах 22a канала. Это изменение 14a, 14b, 14c, 14d содержится в изменениях во времени более общего члена. Следует отметить, что пики и затухания 14a, 14b, 14c, 14d, показанные на Фиг. 4, представляют собой только их примеры; сама фигура содержит больше пиков и затуханий, которые не показаны по причине прозрачности.
Как показано на Фиг. 5, при обнаружении движения изменения вокруг усредненного комплексного ответа 21b канала содержат изменение 15a, 15b, 15c, 15d местоположений пиков и затуханий, а также соответствующих фаз в мгновенных ответах 22b канала. Это изменение 15a, 15b, 15c, 15d содержится в изменениях во времени более общего члена.
Таким образом, в целом, посредством сравнения долговременной усредненной и мгновенно принятой мощности, возможно, в виде функции частоты, возможно обнаруживать, перемещается ли детектор движения. Если перемещается сам детектор движения, изменяется долговременный усредненный канал. Когда детектор движения является стационарным, в отличие от этого, возникают только небольшие изменения долговременного усредненного канала. Это проиллюстрировано на Фиг. 4, где геометрическая форма долговременного усредненного канала фиксирована, поскольку детектор движения является стационарным, тогда как на Фиг. 5 местоположения затуханий и пиков долговременного усреднения смещены, поскольку детектор движения перемещается. Следовательно, возможно проводить различия между движением детектора 1 движения и физической активностью, например, из-за человека, вблизи детектора 1 движения. Следует отметить, что пики и затухания 15a, 15b, 15c, 15, показанные на Фиг. 5, представляют собой только примеры этого; сама фигура содержит больше пиков и затуханий, которые не показаны по причине прозрачности.
Вторая альтернатива предназначена для того, чтобы осуществлять упомянутый выше анализ для соответствующего комплексного импульсного ответа канала; эти параметры фактически коррелируют, поскольку только преобразование Фурье необходимо для того, чтобы осуществлять изменение между комплексным частотным ответом канала и комплексным импульсным ответом канала. Вообще говоря, их обозначают как комплексный ответ канала.
Третья альтернатива предназначена для того, чтобы взамен этого обнаруживать допплеровский сдвиг. Здесь известным всем образом сдвиг частоты, внесенный в принимаемый сигнал 3 каналом, изменяют так, что получают допплеровское уширение.
Во всех примерах и альтернативах устройство детектора 1 движения дополнительно содержит средство определения 12, выполненное с возможностью определения, превышает ли упомянутое изменение во времени заданное пороговое значение. В этом случае запускают тревогу.
Детектор движения может быть образован относительно несложным устройством, поскольку ему только нужно принимать сигналы; возможность передачи не требуется. Поскольку доступ к радиосети не требуется, SIM (Subscriber Identification Module) или абонентская плата не нужны.
Конечно, можно использовать обычный мобильный терминал в качестве детектора движения, содержащего требуемую функциональность. Согласно примеру, сеть радиодоступа выполнена с возможностью связи с центром, запуска тревоги, но также возможны и другие средства. Детектор движения, например, может запускать средства наблюдения, такие как камеры, возможно, вместе с тревогой.
Одним из примеров применения является детектор 1 движения в форме пользовательского терминала, такого как мобильный телефон или более простое устройство, оставленного внутри автомобиля. Если кто-то проникает в автомобиль, владельцу передают ранний сигнал тревоги, поскольку вблизи обнаруживают движение объекта, в этом случае движение вора. Затем экстренный сигнал тревоги посылают, когда автомобиль перемещается, когда детектор 1 движения обнаруживает, что он сам двигается. В этом примере детектор движения выполнен с возможностью обнаружения как движения окружающих объектов 13, так и того, перемещают ли само устройство детектора 1 движения, но детектор 1 движения в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнен с возможностью лишь одного из этих применений.
В стандарте Долгосрочного развития (LTE) 3GPP каждая базовая станция, (усовершенствованный Узел B (eNB)) сети радиодоступа непрерывно передает характерный для соты эталонный сигнал, причем каждая базовая станция отличается от других, что делает сеть этого типа очень подходящей для изобретения. Та же идея непосредственно применима к другим характерным не для пользовательского терминала эталонным сигналам, передаваемым посредством eNB, таким как эталонные сигналы MBSFN (Широковещательная передача мультимедиа по одночастотной сети), эталонные сигналы позиционирования, сигналы синхронизации и эталонные сигналы CSI (информация о состоянии канала). В одном из вариантов осуществления взамен этого можно использовать пользовательские характерные для терминала эталонные сигналы, предназначенные для другого пользовательского терминала.
В предпочтительной версии настоящего изобретения, как показано на Фиг. 2, по меньшей мере два источника сигнала беспроводной связи передают сигналы, в этом случае первая базовая станция 6, вторая базовая станция 7 и третья базовая станция 8, эти базовые станции 6, 7, 8 пространственно разделены. Эти базовые станции 6, 7, 8 принадлежат к сети радиодоступа R, сеть радиодоступа R, например, относится к типу LTE.
Первая базовая станция 6 передает первый принимаемый сигнал 3a, вторая базовая станция 7 передает второй принимаемый сигнал 4a и третья базовая станция 8 передает третий принимаемый сигнал 5a. Детектор движения 2 принимает соответствующие первый принимаемый сигнал 3b, второй принимаемый сигнал 4b и третий принимаемый сигнал 5b, где на каждый принимаемый сигнал 3b, 4b, 5b оказывает влияние канал 9. В частности, объект 13 имеет определенное влияние, которое поддается обнаружению.
Преимущество приема сигналов от нескольких пространственно разделенных источников сигнала беспроводной связи, таких как эти базовые станции 6, 7, 8, состоит в том, что обнаруживаемое движение или объекта 13 или самого детектора 1 движения, можно отличать от изменений канала из-за изменений в далекой среде, чтобы увеличивать надежность. Движение можно оценивать посредством определения корреляции колебаний различных каналов.
Это проиллюстрировано со ссылкой на Фиг. 6, где объект 13′ присутствует вблизи от третьей базовой станции 8. Принимая сигналы 3b′, 4b′, 5b′ от первой базовой станции 6, второй базовой станции 7 и третьей базовой станции 8, можно обнаруживать, что колебания, которые возникают, обусловлены объектом 13′ вблизи от источника сигнала беспроводной связи, здесь третьей базовой станции 8b, поскольку в этом случае объект 13′ будет только влиять на канал 9 для третьего принимаемого сигнала 5b, а не какого-либо из других принимаемых сигналов 3b′, 4b′.
Другими словами, используя более общие термины, как показано на Фиг. 2 и Фиг. 6, средство анализа 10 выполнено с возможностью установления корреляции принимаемых сигналов 3b, 4b, 5b; 3b′, 4b′, 5b′, передаваемых посредством по меньшей мере двух пространственно разделенных источников сигнала беспроводной связи 6, 7, 8, что дает средству анализа 10 возможность проводить различия между окружающими объектами 13, расположенными ближе к устройству детектора 1 движения, чем к какому-либо соответствующему источнику 6, 7, 8 сигнала беспроводной связи, и окружающими объектами 13′, которые расположены ближе к какому-либо соответствующему источнику 6, 7, 8 сигнала беспроводной связи, чем к устройству детектора 1 движения.
Другая возможность, как показано на Фиг. 6, состоит в том, что по меньшей мере одна из базовых станций 6, 7, 8 осуществляет мониторинг пользовательского терминала 20 и сообщает об изменениях радиоканала пользовательского терминала 20. Информацию о местоположении используют для того, чтобы определять, что пользовательский терминал 20 пространственно отделен от детектора 1 движения.
Если пользовательский терминал 20 пространственно отделен от детектора 1 движения и коррелируют изменения во времени соединений между ними и совместным поднабором базовых станций 6, 7, 8, вероятно, что изменения канала обусловлены двигающимися объектами 13′ в среде близко к базовой станции, на Фиг. 6 третьей базовой станции 8.
Другими словами, используя более общие термины, по меньшей мере один из источников 6, 7, 8 сигнала беспроводной связи выполнен с возможностью обеспечения информации устройству 1 детектора движения относительно характеристик принимаемого сигнала для по меньшей мере одного пользовательского терминала 20, упомянутый пользовательский терминал 20 пространственно отделен от устройства детектора 1 движения, средство анализа 10 выполнено с возможностью установления корреляции упомянутой информации с совместным поднабором принимаемых электромагнитных сигналов 3b, 4b, 5b для того, чтобы проводить различия между окружающими объектами 13, расположенными ближе к устройству детектора 1 движения, чем к упомянутому источнику 6, 7, 8 сигнала беспроводной связи, и окружающими объектами 13′, расположенными ближе к упомянутому источнику 6, 7, 8 сигнала беспроводной связи, чем к устройству детектора 1 движения.
Согласно примеру, этот режим работы может быть прозрачным для сети радиодоступа R. Например, его можно реализовать наподобие стороннего приложения в смартфоне, связывающегося с сервером по сети радиодоступа R. Согласно другому примеру, используют отчеты и измерения, уже поддерживаемые стандартом, такие как RSRP (принимаемая мощность опорного сигнала), PMI (индикатор матрицы предварительного кодирования) и CQI (индикатор качества канала). В этом случае отслеживание можно делать прозрачным для пользовательских терминалов и/или детекторов движения. Сеть радиодоступа R также может иметь признак функциональности для того, чтобы осуществлять мониторинг множества пользовательских терминалов 1, 20 непосредственно посредством анализа эталонных сигналов по каналу восходящей связи, передаваемых посредством пользовательских терминалов 20. Стационарные и перемещающиеся пользовательские терминалы можно отделять через анализ каждого оцениваемого ответа канала восходящей связи. Как указано ранее, детектор движения может содержаться в пользовательском терминале.
Кроме того, используя множество антенн на передатчике и/или приемнике, становится возможным осуществлять мониторинг параметров, таких как поляризация и пространственное направление, также увеличивая достоверность.
Как показано на Фиг. 7, настоящее изобретение также относится к способу, который содержит этапы, на которых:
16: принимают по меньшей мере один электромагнитный сигнал 3b, 4b, 5b, причем каждый принимаемый электромагнитный сигнал 3b, 4b, 5b образован передаваемым электромагнитным сигналом, на который оказывает влияние соответствующий канал 9; 9a, 9b, 9c, причем каждый передаваемый электромагнитный сигнал передают посредством соответствующего источника 6, 7, 8;
17: анализируют все компоненты принимаемого сигнала для определения того, как на определенные параметры каждого передаваемого электромагнитного сигнала оказывает влияние каждый соответствующий канал 9; 9a, 9b, 9c, посредством использования заданной информации относительно каждого передаваемого электромагнитного сигнала;
18: анализируют изменения 14a, 14b, 14c, 14d; 15a, 15b, 15c, 15d во времени упомянутых определенных параметров в течение определенного времени; и
19: определяют, превышают ли упомянутые изменения 14a, 14b, 14c, 14d; 15a, 15b, 15c, 15d во времени заданное пороговое значение.
Настоящее изобретение не ограничено приведенными выше примерами, но может свободно изменяться в пределах объема формулы изобретения.
Эталонные сигналы LTE присутствуют только в одном из примеров, и возможны другие решения. Например, можно использовать другие системы, такие как GSM (Глобальная система мобильной связи), WCDMA (Широкополосный множественный доступ с кодовым разделением) и WiFi (Беспроводная точность), и другие сигналы, такие как, например, CPICH (Общий пилот-канал).
Решение может быть основано на существующей макросети или сети внутри здания. Никаких дополнительных критериев разработки не требуется сверх уже существующих критериев. Обнаружение движения возможно до тех пор, пока присутствует покрытие базовой службы. В одном из вариантов осуществления вместо уже существующих сетей используют специализированную инфраструктуру, возможно, разработанную в свободных полосах частот, например, 2,4 ГГц.
Конкретное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что для анализа используют все компоненты принимаемого сигнала. Если использовать только самый сильный компонент канала, этот компонент может представлять собой компонент на линии прямой видимости или сильное отражение, которое не чувствительно к движению более мелких объектов в окружении, таких как человек или животное. Компонент на линии прямой видимости имеет отношение, например, к использованию в помещениях или к частному открытому участку вне помещения, такому как внутренняя часть стадиона.
Используя множество источников, таких как базовые станции и UE/устройства, риск ложной тревоги из-за изменений канала из-за изменений в среде вблизи базовых станций или вдали от обнаруживающего движение UE/устройства (например, двигающиеся на ветру деревья) может быть существенно снижен.
При использовании эталонных сигналов на основе LTE, анализ в частотной области канала является простым. В одном из вариантов осуществления для анализа отбирают затухающие части представления частотной области канала. Эти части подвергаются значительно более сильным колебаниям из-за изменений в среде, и таким образом подходят для более высокой чувствительности обнаружения.
Каждый источник 6, 7, 8 сигнала беспроводной связи может представлять собой какую-либо форму подходящего источника.
Можно анализировать любой тип колебаний, вызываемых в канале, а не только те, которые указаны выше.
Ответ канала в общем не должен быть сложным, и поэтому указан лишь как ответ канала.