对红外对射式人数识别系统误差的分析

对红外对射式人数识别系统误差的分析

红外对射作为一种主动红外探测器，具有探测距离远，抗干扰能力强等优点，在安防系统中得到了广泛应用。采用两对红外对射，可以组成简易的人数识别系统，在槽式卫生间的冲水控制中，已得到了一定的应用。但有的厂家将这种简易的人数识别系统移植到室内的人数识别上，进而对照明灯具等进行精确控制，却出现了许多的问题。下面对红外对射人数识别系统的误差产生原因进行分析，就会得到一些十分有用的结论。

一、 基本原理

红外对射式人数识别系统无论采用的是硬件电路，还是单片机的软件方式，其基本原理采用的都是可逆计数器技术。这种技术在增量式旋转编码器、绕线机和机械鼠标中早已得到了广泛应用。应用到人数识别上就是利用人体通过两束对射光线的时间不同和遮挡光线的脉冲个数来识别人体的运动方向和人员数量。

系统由安装在间隔为 L 的两套红外收发电路和可逆计数器及判断执行电路等组成，对射光线选择在人员出入必须经过的地方。如果没有人员出入，对射光线没有被遮挡时，接收电路输出高电平；而当有人员等物体通过时，光线被遮挡，接收电路就输出低电平。

当人员外出时，波形与上述过程相反， B 路先输出检测脉冲， A 路后输出检测脉冲。从两路检测脉冲的先后顺序，可以判断出人员运动方向；再由检测脉冲的个数，可以计算进出的人数。进入时计数器加 1 ，外出时计数器减 1 ，通过累计就可以计算出室内人员的数量。这就是红外对射式人数识别系统的基本原则。

二、 系统组成

红外对射式人数识别系统的组成不管采用的是纯硬件电路还是单片机电路，其基本组成方式是完全相同的，只不过可逆计数器和判断执行电路部分，是由硬件完成还是由软件来完成的而已。

在发射机中，低频振荡器输出的频率为 Fo 信号 , 对 38KHz 的副载波进行振幅键控调制（ ASK ），这主要是为了提高系统的抗干扰能力并与光电接收前端电路的特性相一致而设置的。调制后的信号送到发光二极管，变成检测光信号。近距离一般采用红外发光二极管，近距离则采用红外激光器作为光源。接收机中光电二极管和放大滤波解调等电路组成前端电路，一般采用 vishay 公司的一体化红外遥控接收电路 HS0038, 它解调出低频信号 Fo 。再通过检测电路对 Fo 信号的检测，就可以得到识别信号 A 和 B 。如果检测到 Fo 信号，检测电路输出高电平，否则输出低电平。将 A 、 B 两路识别信号送到可逆计数器，计数器就能够根据两路信号的时间先后顺序和脉冲个数计数出进入和外出检测区域的人数，进而累计出室内总人数的多少。判断执行电路再根据设定的不同人数，执行不同的控制策论。如有多少人开启多少灯具等。

根据对 Fo 信号检测电路的不同，可以分为普遍包络检波和用 NE567 低频锁相环（ PLL ）组成的锁相解调两大类。基本原理相同，都是检测 Fo 信号的有和无，输出相应的高低电平给计数器。区别在于分析误差时，还需考虑后者的锁定时间 ts 。

在实际的红外对射系统中，发射和接收电路都带有孔径为 D 的镜头。由于光电前端电路都带有较强的自动增益控制 (AGC) 电路，因此，只有人体将光线全部挡住的瞬间，接收电路才能输出一个有效的低电平脉冲信号。这样，我们就可以将对射光束简化成对射光线来进行分析。