CN112797579A - 基于毫米波雷达的空调智能控制方法 - Google Patents

基于毫米波雷达的空调智能控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于空调控制领域，具体提供了一种基于毫米波雷达的空调智能控制方法，旨在基于毫米波雷达检测到的人员的呼吸频率和心率，自动判断人群类型，选择对应的空调控制模式，从而实现空调的智能控制。为此目的，本发明的方法包括：通过毫米波雷达检测空间环境内人员的呼吸频率和心率；通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型；根据已得到的人群类型确定空调的运行模式。由于毫米波雷达传感器技术成熟，价格低廉，本发明通过相对较低的硬件成本实现了相对较高的控制精度，因此属于高性价比的技术方案。

Description

基于毫米波雷达的空调智能控制方法
技术领域
本发明属于空调控制领域，具体涉及一种基于毫米波雷达的空调智能控制方法。
背景技术
随着人们对家电智能需求的提升，基于人感的空调智能控制受到越来越多的重视。在现有的基于人感的空调智能控制方案中，只有基于人脸识别的AI技术方案能实现精准的人员类型判断。但是，这类方案不仅需要配备高清摄像头，而且需要运行人脸识别算法，会大幅度增加空调的制造成本，导致相关产品的市场竞争力下降。
作为替代，雷达感知是一种无线感知技术，通过处理、分析接收到的、带有人体特征的目标雷达回波，可以得到人员的呼吸频率、心率和体动等生命体征数据。毫米波雷达，是工作在毫米波(波长1～10mm，频率30～300GHz)波段探测的雷达，其在空调上多用于实现人来开机、人走关机、无风感等功能。但是，空调作为智能家居的重要组成部分，独立地使用毫米波雷达简单地控制空调已经不能满足用户需要。因此，希望毫米波雷达可以用于人群类型的判断，实现空调的智能控制，创造更高品质的家庭生活。
相应地，本领域需要一种基于毫米波雷达的智能空调控制方法来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的基于毫米波雷达的空调控制不够智能的问题，本发明在第一方面提出一种基于毫米波雷达的智能空调控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过毫米波雷达检测空间环境内人员的呼吸频率和心率；
通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型；
根据已得到的人群类型确定空调的运行模式；
其中，所述第一映射表为已登记人员的呼吸频率和心率与人群类型的映射表，所述第二映射表为未登记人员的心率与人群类型的映射表。
在上述空调智能控制方法的一个实施方式中，“通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型”的步骤具体包括：
先用检测到的呼吸频率和心率在所述第一映射表中查询，如果查询到对应的人群类型，则直接将其作为后续空调运行模式的控制依据，否则，接着用检测到的心率在所述第二映射表中查询，来确定人群类型。
在上述空调智能控制方法的一个实施方式中，“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为应婴幼儿人群，则确定空调的运行模式为婴幼儿模式。
在上述空调智能控制方法的一个实施方式中，“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为儿童人群，则确定空调的运行模式为儿童模式。
在上述空调智能控制方法的一个实施方式中，“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为青少年人群，则确定空调的运行模式为青少年模式。
在上述空调智能控制方法的一个实施方式中，“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为中年人群，则确定空调的运行模式为中年模式。
在上述空调智能控制方法的一个实施方式中，“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为老年人群，则确定空调的运行模式为老年模式。
在上述空调智能控制方法的一个实施方式中，“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为婴幼儿人群、儿童人群、青少年人群、中年人群、老年人群中的至少两类人群，则根据不同人群类型的优先级确定空调的运行模式；
其中，最高优先级为婴幼儿人群，其次是老年人群，接下来是儿童人群，再接下来是中年人群，最低优先级是青少年人群。
在另一方面，本发明还提供一种空调器，该空调器包括控制器，其特征在于，所述控制器能够按照上述空调智能控制方法任一项所述的方法、基于毫米波雷达检测到的呼吸频率和心率来确定空调的运行模式。
在上述空调器的优选实施方式中，所述毫米波雷达设置在所述空调器的室内机上，或者设置在所述空调器的室内机附近。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，毫米波雷达检测空间环境内人员的呼吸频率和心率，根据呼吸频率和心率的特征确定空间环境内人员的人员类型，并根据人员类型选择对应的控制模式，从而实现空调的智能控制。同时，由于毫米波雷达传感器技术成熟，价格低廉，本发明通过相对较低的硬件成本实现了相对较高的控制精度，因此属于高性价比的技术方案。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的具体实施方式，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的基于毫米波雷达的智能空调控制方法的主要步骤流程图。
图2是通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型的示例性流程图。
图3是第一映射表的一个示例，为已登记人员的呼吸频率和心率与人群类型的映射表。
图4是第二映射表的一个示例，为未登记人员的心率与人群类型的映射表。
图5是环境空间中存在多种人群类型时确定空调的运行模式方法的示例性流程图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
如图1所示，本发明的一个实施例的基于毫米波雷达的智能空调控制方法主要步骤流程图包括：
步骤S101：通过毫米波雷达检测空间环境内人员的呼吸频率和心率；
步骤S102：通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型；
步骤S103：根据已得到的人群类型确定空调的运行模式；
其中，所述第一映射表为已登记人员的呼吸频率和心率与人群类型的映射表，所述第二映射表为未登记人员的心率与人群类型的映射表。
在步骤S101中，毫米波雷达设置在空调器的室内机上，或者设置在空调室内机附近，只要通过毫米波雷达能检测空间环境内人员的呼吸频率和心率即可。从人体反射的雷达信号带有人员的生命体征信息，通过对雷达信号的处理，可以得到人员的呼吸频率、心率和体动等生命体征测量数据。通过体动，可以判断人员的是否处于安静状态，本发明中测量的呼吸频率和心率为人员处于安静状态的生命体征数据。由于毫米波雷达检测人的呼吸频率和心率的技术原理和细节属于公知技术，本领域技术人员可以通过公开渠道非常容易地获得，此处不再对其进行赘述。
在步骤S102中，通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型。具体地，如图2所示，得到人员的呼吸频率和心率后，通过查询第一映射表和第二映射表来确定人群类型的方法步骤为：
先用检测到的呼吸频率和心率在第一映射表中查询，如果查询到第一映射表内对应的人群类型，置正确标识，如果没有查到，则置错误标识；
检查第一映射表查询结果的返回值；
第一映射表查询结果返回值正确，则可以确定人群类型，将其作为后续空调运行模式的控制依据；
第一映射表查询结果返回值错误，则需要继续查询第二映射表；
用检测到的心率数据在第二映射表中查询，如果查询到第二映射表内对应的人群类型，置正确标识，如果没有查到，则置错误标识；
检查第二映射表查询结果的返回值；
第二映射表查询结果返回值正确，则可以确定人群类型，并将其作为后续空调运行模式的控制依据；
第二映射表查询结果返回值错误，则本次毫米波雷达数据无效。
至此，人群类型判断的示例流程结束。
作为示例，接下来说明如何得到第一映射表。设定空间环境居住人数为4人，他们分别是：
爸爸：年龄32岁，人员类型为青少年人群；
妈妈：年龄30岁，人员类型为青少年人群；
儿子：年龄5岁，人员类型为儿童人群；
女儿：年龄1岁，人员类型为婴幼儿人群。
通过人工测量得到呼吸频率和心率的数据，用户可以自己添加，或请专业人士添加空调控制的第一映射表。
呼吸频率的测量：人员静止1分钟后，使用手表或手机计时，人工记录每分钟呼吸次数，通过多次测量，得到每个人安静状态的呼吸频率的次数范围。
心率的测量：人员静止1分钟后，通过智能手环、血压计等工具，测量每分钟心跳次数，通过多次测量，得到每个人安静状态的心率的次数范围。
本示例测量结果为：
爸爸：呼吸次数为13～15，心率为71～75；
妈妈：呼吸次数为15～17，心率为；73～76；
儿子：呼吸次数为20～22，心率为；88～92；
女儿：呼吸次数为25～29，心率为；97～109；
接下来，由此可得到第一映射表，已登记人员的呼吸频率和心率与人群类型的映射表，如图3所示。在图3的表中，青少年人群的呼吸频率范围和心率范围，取的是同一类型人群参数的最大范围，在本案例中是爸爸和妈妈呼吸频率和心率的最大范围，呼吸次数范围是13～17，心率范围是71～76。
作为示例，参考常用人群年龄划分和医学统计的心率范围，通过大数据统计的方式得到为未登记人员的心率与人群类型的映射表，如图4所示。关于这点，需要指出的是，图4中的映射表仅仅是一个示例，本领域技术人员可以根据空调控制的需要对其作出调整，例如可以根据空调所在环境中的人群特殊性对其作出调整。并且，随着活动人群的变动，该映射表也可以实时更新，以获得更准确的查询和控制结果。
在步骤S103中，根据已得到的人群类型确定空调的运行模式。下面就两种典型示例进行说明，一是环境空间中只有一种人群类型；二是环境空间中存在多种人群类型。空调在未检测到人的情况下处于默认的标准运行模式。
作为示例，如果在环境空间中只检测到一种人群类型，则可以直接用于确定空调控制的模式。
作为示例，如果环境检测出多种人群类型，也就是说婴幼儿人群、儿童人群、青少年人群、中年人群、老年人群中的至少两类人群，则需要根据不同人群类型的优先级确定空调的运行模式。其中，最高优先级为婴幼儿人群，其次是老年人群，接下来是儿童人群，再接下来是中年人群，最低优先级是青少年人群。环境空间中存在多种人群类型，确定空调的运行模式的方法步骤流程图，如图5所示。
多种人群类型的情况下，确定空调的运行模式的基本方法是根据人群类型优先级的顺序，依次检查人群的类型，并用第一个检查到的人群类型作为空调控制的依据。
首先检查是否有婴幼儿人群；
有婴幼儿人群，则用婴幼儿人群类型确定空调运行模式为婴幼儿模式；
无婴幼儿人群，则检查是否有老年人群；
有老年人群，则用老年人群类型确定空调运行模式为老年模式；
无老年人群，检查是否有儿童人群；
有儿童人群，则用儿童人群类型确定空调运行模式为儿童模式；
无儿童人群，检查是否有中年人群；
有中年人群，则用中年人群类型确定空调运行模式为中年模式；
无中年人群，检查是否有青少年人群；
有青少年人群，则用青少年人群类型确定空调运行模式为青少年模式；
无青少年人群，则空调控制器保持之前的控制模式；
至此，人群类型判别完毕。同样的，图5的流程同样适用于环境空间中只有单一人群类型。
最后，在步骤S103中，根据所述人群类型确定空调的运行模式，定义常用空调的运行模式为：婴幼儿模式、儿童模式、青少年模式、中年模式、老年模式、标准模式。
每种空调运行模式包含但不限于温度、扫风方式、换气、清新空气、除湿等参数和运行方式的控制，并且配合毫米波雷达提供的人员位置数据，可以控制扫风风量、扫风风速、扫风角度等，优化空调的扫风策略，从而提高室内人员的舒适度，实现无风感。
作为示例，在婴幼儿模式下，空调应该停止扫风，斜向上柔和出风，设定温度应该高于标准模式温度。在儿童模式下，空调的扫风区域可以涵盖整个房间，设定温度应大于或等于标准模式温度，风量应小于或等于标准模式风量。在青少年模式下，空调的扫风区域可以涵盖整个房间，设定温度可以小于或等于标准模式温度，风量可以大于或等于标准模式风量。在中年模式，空调的扫风区域可以涵盖整个房间，设定温度可以高于或等于标准模式温度，风量应小于或等于标准模式风量。在老年模式下，空调应该停止扫风，斜向上柔和出风，设定温度应该高于标准模式温度。
需要指出的是，尽管这里列举了几种人群类型场景下的空调模式以及每一种空调模式的具体内容，但是，本领域技术人员能够理解的是，这些例子不应对本发明的保护范围构成任何限制。在不改变本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以增加或减少人群类型和空调模式以及根据实际应用来调整每一种空调模式的具体控制内容。
还需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。
此外，由于存在时区、生活习惯、习惯用语等客观差异，本领域技术人员显然可以自主命名和定义年龄范围、人群类型、空调控制模式等内容，个性化命名的内容不应该构成对本发明保护范围的限制。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于毫米波雷达的空调智能控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过毫米波雷达检测空间环境内人员的呼吸频率和心率；
通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型；
根据已得到的人群类型确定空调的运行模式；
其中，所述第一映射表为已登记人员的呼吸频率和心率与人群类型的映射表，所述第二映射表为未登记人员的心率与人群类型的映射表。
2.根据权利要求1所述的空调智能控制方法，其特征在于，“通过用检测到的呼吸频率和心率，分别在第一映射表和第二映射表中查询来确定人群类型”的步骤具体包括：
先用检测到的呼吸频率和心率在所述第一映射表中查询，如果查询到对应的人群类型，则直接将其作为后续空调运行模式的控制依据，否则，接着用检测到的心率在所述第二映射表中查询，来确定人群类型。
3.根据权利要求2所述的空调智能控制方法，其特征在于，
“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为应婴幼儿人群，则确定空调的运行模式为婴幼儿模式。
4.根据权利要求2所述的空调智能控制方法，其特征在于，
“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为儿童人群，则确定空调的运行模式为儿童模式。
5.根据权利要求2所述的空调智能控制方法，其特征在于，
“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为青少年人群，则确定空调的运行模式为青少年模式。
6.根据权利要求2所述的空调智能控制方法，其特征在于，
“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为中年人群，则确定空调的运行模式为中年模式。
7.根据权利要求2所述的空调智能控制方法，其特征在于，
“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为老年人群，则确定空调的运行模式为老年模式。
8.根据权利要求2所述的空调智能控制方法，其特征在于，
“根据已得到的人群类型确定空调的运行模式”的步骤具体包括：
如果已得到的人群类型为婴幼儿人群、儿童人群、青少年人群、中年人群、老年人群中的至少两类人群，则根据不同人群类型的优先级确定空调的运行模式，
其中，最高优先级为婴幼儿人群，其次是老年人群，接下来是儿童人群，再接下来是中年人群，最低优先级是青少年人群。
9.一种空调器，包括控制器，其特征在于，所述控制器能够按照权利要求1至8中任一项所述的方法、基于毫米波雷达检测到的呼吸频率和心率来确定空调的运行模式。
10.根据权利要求9所述的空调器，其特征在于，所述毫米波雷达设置在所述空调器的室内机上，或者设置在所述空调器的室内机附近。
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