CN101165475A - 用于检测物体的存在的设备和方法 - Google Patents

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CN101165475A CNA2007101640109A CN200710164010A CN101165475A CN 101165475 A CN101165475 A CN 101165475A CN A2007101640109 A CNA2007101640109 A CN A2007101640109A CN 200710164010 A CN200710164010 A CN 200710164010A CN 101165475 A CN101165475 A CN 101165475A
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F·布库尔
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    • G01S13/04—Systems determining presence of a target

Abstract

一种用于检测在检测区域中物体(9)的存在的检测设备(1)，其特征在于，该设备(1)包括传送带(2)、发生器以及接收器；所述发生器与传送带的输入端相连并且能够产生输入信号；所述接收器与所述传送带的输出端相连并且能够测量输出信号；当所述发生器产生输入信号时，所述传送带能够在检测区域中发出辐射信号(15，16)；所述检测设备进一步包括分析装置，该分析装置能够根据所述输出信号而检测在检测区域中物体的存在。

Description

用于检测物体的存在的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于检测在监视区域中物体的存在的设备，并且特别涉及该设备的使用以检测落在运输轨道上的物体。
背景技术
为了检测落在运输轨道上的物体，例如，在地铁站，现有的是使用置于轨道上方的摄像机。然而，这种方案不能完全满足需求，因为该方案需要大量且昂贵的安装和维护运行费用，且如果摄像机的视角变模糊，则不能正确地运行。
另一个现有的方案是沿着运输轨道提供多个电致发光二极管，例如，每隔25cm一个二极管。所述二极管发射光束并且可以检测该光束的干扰。该方案需要大量的二极管和检测器，这同样涉及大量且昂贵的安装和维护运行费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测在检测区域中物体的存在的设备，该设备至少可以克服上述现有技术的缺点中的一部分。
最终，本发明提供了一种用于检测在检测区域中物体的存在的设备，其特征在于，该设备包括传送带；发生器，该发生器与所述传送带的输入端相连并且能够产生输入信号；以及接收器，该接收器与所述传送带的输出端相连并且能够测量输出信号。当在检测区域中存在物体，则发生器产生输入信号，所述传送带能够在检测区域中发出辐射信号，所述输出信号包括由于所述输入信号沿着传送带的传播而具有的第一分量以及由于涉及在所述辐射信号和所述物体之间的交互作用的现象而具有的第二分量，所述检测设备进一步包括分析装置，该分析装置能够证实所述输出信号中的第二分量是否存在以检测在检测区域中物体的存在。优选执行对所述物体的检测以对该物体进行识别。
所述检测线组成几乎不需要维护并且易于安装的耐用元件。
优选地，所述分析装置能够对所述输出信号和预定参考信号进行比较以检测物体的存在。
优选地，所述参考信号与所述输出信号相对应，所述输出信号在所述检测区域中没有任何物体时进行测量且被作为校准信号。
由此，用于区分输出信号和参考信号的简单操作允许对由于涉及在辐射信号和物体之间的交互作用的现象而产生的第二分量的存在的证实。
根据具体实施方式，所述分析装置包括识别装置，该识别装置能够检测在检测区域中存在的物体的特征，并且能够将这些特征与参考特征进行比较以识别该物体。
优选地，所述输入信号包括超宽频带脉冲。
所述输入信号具有许多优点。即使是在传送带和物体之间的距离很短的情况下，所述由于脉冲沿着传送带的传播而具有的输出信号的第一分量以及由于在脉冲和物体之间的交互作用的现象(例如，反射)而具有的输出信号的第二分量也会随着时间而偏移。这使得所述第一和第二分量能够被区分开来。由此，所述第一分量能够作为用于测量时间窗口的起始点，该测量时间窗口定义了所述检测设备的范围。此外，所述辐射信号占据了大量带宽，并且由于装置发射能量受限，光谱密度变得极弱。因此，避免了对相邻其他系统的干扰，或者避免了该系统受到窄带系统的干扰。此外，所述带宽具有提供被检测物体在整个频带内的全部响应的高频，随之促进所述物体的识别。
根据具体实施方式，所述传送带包括至少一个导体和参考面。例如，所述传送带包括绝缘体材料层，覆盖所述绝缘体材料层一面的金属层，以及在所述绝缘体材料层的另一面的金属带。例如，所述传送带可以是微型带线，带状线或共面线。
优选地，所述绝缘体材料层、金属层和金属带组成可弯曲的带状物。
所述类型的可弯曲的带状物特别易于安装。例如，它能够以卷状被储存，之后被打开并沿着检测区域被安装。
本发明还提供根据本发明上述的检测设备的使用，以检测落在运输轨道上的物体。
本发明还提供一种用于检测在检测区域中物体的存在的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-在传送带的输入端产生输入信号；
-在传送带的输出端测量输出信号，当在检测区域中存在物体，则该传送带能够在检测区域中发出辐射信号，所述输出信号包括由于所述输入信号沿着传送带的传播而具有的第一分量以及由于涉及在所述辐射信号和所述物体之间的交互作用的现象而具有的第二分量；
-对所述输出信号中的第二分量是否存在进行证实以检测在检测区域中物体的存在。
优选地，所述方法包括分析输出信号以检测存在于检测区域中的物体的特征，并且将所述特征与参考特征进行比较以对所述物体进行识别。
本发明的其它目的、特征和优点由于本发明优选方面的详细描述将更加显而易见，所述具体实施方式以非限定性的结合附图的实施例方式给出。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的检测设备的透视图；
图2是与图1近似的显示了物体被检测的示意图；
图3是安装有图1所示的设备的地铁站的透视图；以及
图4是显示图1中的设备的输出信号的一个实施例的时间图。
具体实施方式
参考图1和图2，检测设备1包括传送带2。在所示的实施例中，所述传送带2包括基本为矩形形状的绝缘体材料层3、覆盖所述绝缘体材料层3的一面的金属层4、以及在所述绝缘体材料层3的另一面上延伸的金属带5，该金属带5位于所述绝缘体材料层3的两条长的边缘的中心且与两条长的边缘基本平行。所述元件共同组成了可弯曲的带状物。
发生器6与传送带2的输入端相连并且能够在传送带2的输入端产生输入信号。接收器(未示出)与传送带2的输出端相连并且能够在传送带2的输出端测量输出信号。
所述检测设备1用于在与传送带2接近的检测区域中检测物体14的存在。为达到该目的，所述检测设备1还包括分析装置(未示出)，该分析装置与接收器相连并且能够分析所述输出信号以检测物体的存在。所述分析装置包括例如微处理器或包括FPGA并且执行适当程序的设备。所述微处理器可以临近接收器，例如可以被放置在同一外壳中。或者，可以远离接收器放置微处理器，所述微处理器向接收器传送输出信号，该输出信号通过电信网络测量。
图3显示了在地铁站中提供的检测设备1。所述传送带2以月台7的全长被放置在月台7的边缘19。检测设备1允许物体的存在，例如，人9在由曲线20表示的检测区域中被检测到。如果人从月台7掉在运输轨道8上，如箭头10所示，由此可以采取适当步骤以避免或限制事故的风险。
检测设备1的操作如下。在周期性的方式中，发生器6以超宽频带脉冲的形式产生输入信号，也就是说，具有约1纳秒(ns)或更短持续时间的脉冲。
沿着传送带2传播所述脉冲，如图1和图2中所示的脉冲12的传播。此外，在此传播动作期间发生两个现象。首先，能量由于焦耳效应(Jouleeffect)而被驱散。由于能量被驱散，传播脉冲12被削弱，例如在3GHz以1dB/10m被削弱。其次，能量被辐射，也就是说，沿所述传送带以电磁波的形式被辐射，如辐射脉冲13所示。
如果物体14，例如人9在检测区域中出现，辐射能由物体14反射，特别地沿着传送带2，如图2和图3中的箭头15和箭头16所示。
在此情况下，输出信号包括两个分量，如图4所示。第一分量17是由于脉冲在传送带2上的传播而产生的，也就是说，直接从输入端到输出端。第二分量18的存在是由于涉及在物体14上的辐射脉冲的交互作用的现象，由于根据箭头15和箭头16的传播时间，所述第二分量18根据时间值Δt而偏移。所讨论的交互作用的现象可以在物体的传导避或绝缘壁上反射。衍射，特别是在物体的尖锐边缘的衍射，也可以依据于物体的类型而带来重要贡献。在最高频率处，在毫米范围内，还可以经常出现第三现象，该第三现象涉及电磁波在物体上的漫射。所述不同的物理现象的贡献是涉及频率、被检测物体的传导和绝缘特征等等的复杂关系。在厘米频带中，也就是说，在3-10GHz的频带中，主要导致第二分量18的现象是反射和衍射。即使是在物体14和传送带2相距很近时，偏移量Δt通常将大于几纳秒，例如，对于1.2米的距离，所述偏移量约为8纳秒。由发生器6产生的脉冲是超宽带脉冲，该脉冲在沿着具有大通带的传送带2的传播期间仅产生轻微变形。由此，输出信号的第一分量17也是具有1ns或更短持续时间的超宽带脉冲。由此能够易于辨别所述输出信号的两个分量。
这允许通过使得偏移值Δt小于给定阈值而限制检测区域的大小。例如，在沿着月台7提供传送带2的情况下，如图3所示，可以限制检测区域的大小以检测掉在临近月台7的运输轨道8上的物体，而不是检测掉在临近对面的月台的第二轨道上的物体，可以对掉在第二轨道上的物体提供另一检测设备。作为替换地或作为补充方式，在两个相对的月台上提供的两个检测设备的发生器能够产生具有不同形状的脉冲以避免其中一个设备干扰另一个设备的运行，反之亦然。
通过建立测得输出信号和预定参考信号之间的区别，所述预定参考信号是在检测区域中没有任何物体时测得的输出信号，由此获得基本相应于输出信号的第二分量18的信号。在一个特定的简单实施方式中，如果信号的振幅大于给定阈值，则认为在检测区域中存在物体。
在另一个较为复杂的实施方式中，实施处理以识别存在于检测区域中的物体14的特征。例如，使用在IEEE AP第40卷第1期上的名为“Highresolution radar target modeling using a modi fied Prony estimator”的论文中描述的普罗尼(Prony)算法以将第二分量18分解为n个阻尼正弦曲线并且建立物体14的n个柱状特征。通过对以包含在图书馆中的已知对象的部分信息建立的n个特征柱进行比较，可以对物体14进行识别和分类。这允许依据物体14进行适当的测量，特别是在物体掉在运输轨道8上时。
上述内容给出了发生器6以超宽频带脉冲的形式产生输入信号，以电磁波形式通过传送带发射且被示例性地通过辐射脉冲13表示的能量具有非常高的光谱容量。因此，依据其几何学和结构特征的反射和衍射现象，物体14通常遵从全部频率/负载。因此，提供一些可以被称为“全局响应”的反馈，所述“全局响应”是所述物体在整个频率范围内的特征。由于收集了丰富的信息，所述全局响应是窄带雷达所不能提供的，因此使得被检测物体更易于识别。
虽然本发明参考特定实施方式描述，但显然所述特定实施方式并非用于限定本发明并且在本发明范围内包含所述装置以及其结合的所有技术效果。

Claims (9)

1.一种为了检测落在运输轨道上的物体而用于检测在检测区域特别是在地铁站中的物体(14，9)的存在的检测设备(1)，该检测设备(1)包括：
传送带(2)；
发生器(6)，该发生器(6)与所述传送带的输入端相连并且能够产生输入信号；以及
接收器，该接收器与所述传送带的输出端相连并且能够测量输出信号；
当在所述检测区域中存在所述物体时，所述发生器产生所述输入信号，所述传送带(2)能够在所述检测区域中发出辐射信号(13，15，16)；所述输出信号包括：由于所述输入信号沿着所述传送带的传播而具有的第一分量(17)，以及由于涉及在所述辐射信号和所述物体之间的交互作用的现象而具有的第二分量(18)；
所述检测设备进一步包括分析装置，该分析装置能够证实所述输出信号中的第二分量是否存在以检测在所述检测区域中所述物体的存在，并且该分析装置能够将所述输出信号与预定参考信号进行比较以检测所述物体的存在；
其特征在于，所述参考信号与所述输出信号相对应，所述输出信号是在所述检测区域中没有任何物体时被测量的，并且所述传送带能够在地铁月台的边缘以所述月台的全长被提供。
2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述分析装置包括识别装置，该识别装置能够检测存在于所述检测区域中的物体的特征，并且能够将所述特征与参考特征进行比较以对所述物体进行识别。
3.根据权利要求1或2所述的检测设备，其特征在于，所述输入信号包括超宽频带脉冲。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的检测设备，其特征在于，所述传送带包括绝缘体材料层(3)、金属层(4)以及金属带(5)，所述金属层(4)覆盖所述绝缘体材料层的一面，所述金属带(5)位于所述绝缘体材料层的另一面。
5.根据权利要求4所述的检测设备，其特征在于，所述绝缘体材料层、金属层和金属带组成可弯曲的带状物。
6.权利要求1-5中任一权利要求所述的检测设备在检测落在运输轨道(8)上的物体中的应用。
7.一种为了检测落在运输轨道(8)上的物体而用于检测在所述检测区域特别是在地铁站中的物体(14，9)的存在的方法，该方法包括以下步骤：
在所述传送带(2)的输入端产生输入信号，所述传送带(2)能够沿着地铁月台的边缘以所述月台的全长被提供；
在所述传送带的输出端测量输出信号，当在所述检测区域中存在所述物体时，所述传送带能够在所述检测区域中发出辐射信号(13，15，16)，所述输出信号包括由于所述输入信号沿着所述传送带的传播而具有的第一分量(17)以及由于涉及在所述辐射信号和所述物体之间的交互作用的现象而具有的第二分量(18)；
对所述输出信号中的第二分量是否存在进行证实以检测在所述检测区域中所述物体的存在；
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
将所述输出信号与预定参考信号进行比较以检测所述物体的存在，所述参考信号与所述输出信号相对应，所述输出信号是在所述检测区域中没有任何物体时被测量的。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括分析所述输出信号以检测存在于所述检测区域中的物体的特征，并且将所述特征与参考特征进行比较以对所述物体进行识别。
9.一种地铁站的月台，该月台包括面向运输轨道的边缘以及根据权利要求1-5中任一权利要求所述的检测设备，所述检测设备的传送带(2)沿着所述月台的边缘以所述月台的全长被提供。
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