TWI756958B

TWI756958B - 非接觸式感測裝置及其動作識別方法

Info

Publication number: TWI756958B
Application number: TW109142446A
Authority: TW
Inventors: 楊嘉豐; 蔡易霖
Original assignee: 輝創電子股份有限公司
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-03-01
Also published as: TW202223343A

Abstract

一種非接觸式感測裝置及其動作識別方法，所述非接觸式感測裝置適於裝設在動力載具上以感測移動物件並識別該移動物件所執行之一控制動作，該非接觸式感測裝置包含無線訊號收發模組、處理電路、開關電路以及電源供應電路。處理電路可從無線訊號收發模組接收的回波訊號中擷取出訊號特徵，作為動作判斷的依據並決定是否發出觸發訊號。所述非接觸式感測裝置藉由都卜勒效應的原理以非接觸的方式來偵測空間內使用者的肢體動作，進而實現動作識別與對應的車輛機構控制。

Description

非接觸式感測裝置及其動作識別方法

本發明係關於一種感測裝置及感測動作的識別方法，尤其是一種非接觸式感測裝置及其動作識別方法。

車輛的應用場景中有許多非接觸式感應開關的需求，如車側滑門啟閉、腳踢後尾門開關、車室內影音系統介面或是車室內人員佔位檢測等應用。一般非接觸感應開關透過使用者的肢體揮動給予感測器相對應訊號來驅動。而非接觸感應開關又可依感應媒介區分成電容式、光學、紅外線、超音波及微波形式等。以微波射頻形式作為非接觸感測裝置之偵測源，其具有可靠度高、可穿透性佳及不易受環境影響之優點，最受眾多車廠矚目。當發射源波長越短，其越能偵測越細微動作，尤其在近年微波積體電路蓬勃發展下，毫米波(mmWave)系統級晶片(SoC)在市場上大量推出，讓高頻毫米波雷達可以微型化並普及應用至各低階車款上。

現今車用雷達感測裝置經由發射接收的回波資訊，可用來測得目標物的距離、速度、角度及回波能量大小等。然而，若想要將此感應裝置應用在非常狹窄空間中，僅僅如車身底盤高度或駕駛座艙底下的空間裡，其偵測範圍相對受到背景環境所限制，加上輻射法規限制調變頻寬，而使距離解析度不足以將空間中的目標與背景分離出來，因此使用距離資訊來偵測小空間中的移動目標相對受限。而待偵測目標的角度資訊雖然可以透過多接收通道陣列來偵測回波入射方向(Direction of Arrival,DoA)，其裝置的成本相對也會增加。

雷達感測裝置可以使用回波上的都卜勒效應來取得目標物的速度，甚至對於微小位移變化也能透過微都卜勒(micro Doppler)效果來測量得知。

此外，部份車用裝置是需要在待機情境下全時(always on)使用，因此對於待機時的電力消耗有嚴格規定。現行習知的雷達感測裝置上，其射頻晶片大多有發射機開關控制選項，可以經由開啟/關閉發射機選項來控制其消耗電力。但即使控制發射機開關選項，也仍無法符合車輛待機時的省電規格。因此，所提出的雷達感應裝置需具備滿足車輛靜置時所要求靜態電流規格。另外，此類雷達射頻裝置在運作時，通常也需要符合當地的射頻法規。因此，提出具備省電能力兼具符合射頻法規要求之裝置亦有其必要性。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種非接觸式感測裝置，其可在符合車輛靜置時的靜態電流規格的同時兼具符合射頻法規要求。

本發明的另一目的是提供一種應用於非接觸式感測的動作識別方法，其可實現靜態背景排除而僅針對移動目標做偵測，且兼具可靠的運算方法來辨識使用者其肢體的移動特徵。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明實施例的非接觸式感測裝置，適於裝設在動力載具上以感測一移動物件並識別該移動物件所執行之一控制動作，該非接觸式感測裝置包含：一無線訊號收發模組，用以發射一頻率訊號，並接收基於該頻率訊號之反射所產生的一回波訊號；一處理電路，耦接該無線訊號收發模組，用以擷取該回波訊號的一訊號特徵，並且基於該訊號特徵決定是否發出一觸發訊號；一開關電路，耦接該無線訊號收發模組以及該處理電路，用以響應於該處理電路的控制，決定是否導通耦接至該無線訊號收發模組的一供電路徑；以及一電源供應電路，耦接該處理電路，並且通過該開關電路耦接該無線訊號收發模組，用以產生該無線訊號收發模組以及該處理電路運作所需的電源訊號，其中，該處理電路在一間歇醒睡模式下控制該開關電路間歇導通該供電路徑，以使該無線訊號收發模組在該間歇醒睡模式下僅在該開關電路導通的期間工作；以及該處理電路在一連續感測模式下控制該開關電路持續導通該供電路徑，以使該無線訊號收發模組在該連續感測模式下持續工作。

本發明實施例的動作識別方法，適於識別一使用者的非接觸式控制動作，包括：執行一間歇醒睡模式，間歇地發射一頻率訊號並接收一回波訊號以判斷一感測範圍內是否有一移動物件；當判定該感測範圍內有該移動物件時，從該間歇醒睡模式進入一連續感測模式，以連續地擷取該回波訊號的一訊號強度特徵以及一目標速度特徵至少其中一者，並且根據擷取到的訊號特徵來判斷是否發出一觸發訊號；當該觸發訊號被發出時，從該連續感測模式進入該間歇醒睡模式；以及當該觸發訊號未被發出持續達到一判定時限時，從該連續感測模式進入該間歇醒睡模式。

據此，本發明實施例的非接觸式感測裝置及其動作識別方法可以透過一些感測條件的設置，使裝置在移動物件出現時才從間歇醒睡模式下喚醒進入連續感測模式，由於此裝置使用喚醒後才偵測的運作方式以提高辨識精確度，同時也符合在車輛靜置的情境下，感應功能全時運作所要求的靜態電流規格。此外，在裝置喚醒後，連續感測模式也提供了可靠的動作感測/識別方法，不僅具有可視需求調整偵測敏感度的特性，還可以通過可靠的感測判定流程而將誤偵測行為的可能性降至最低。

其中，在該間歇醒睡模式下，該處理電路根據該訊號特徵判斷是否符合一喚醒條件，並且於判定符合該喚醒條件時，從該間歇醒睡模式進入該連續感測模式。如此，非接觸感測裝置可以大部分的時間都工作在耗能較少的間歇醒睡模式，具有降低耗能的功效。

其中，在該連續感測模式下，當該處理電路判定該訊號特徵符合產生該觸發訊號的條件時，該處理電路產生該觸發訊號並且從該連續感測模式進入該間歇醒睡模式。如此，非接觸感測裝置可以在動作觸發後，重新回到耗能較低的間歇醒睡模式，具有降低耗能的功效。

其中，在該連續感測模式下，當該處理電路判定該訊號特徵不符合產生該觸發訊號的條件並且感測期間已經達到一判定時限時，該處理電路從該第二模式進入該間歇醒睡模式。如此，非接觸感測裝置可以避免環境變化所可能造成的誤動作，具有提升控制可靠度的功效。

其中，該無線訊號收發模組包括一儲能電路，該儲能電路耦接該處理電路，在電源供應電路未供電時，該儲能電路提供該電源訊號給該無線訊號收發模組。如此，該無線訊號收發模組可以在斷電期間，由該儲能電路取得暫時供電，具有穩定無線輸出頻率的功效。

其中，該處理電路擷取回波訊號中的一訊號強度特徵以及一目標速度特徵至少其中一者，並且依據該至少其中一者產生一感測結果訊號，該處理電路比對該感測結果訊號和一特徵序列，當該感測結果訊號符合該特徵序列時，發出該觸發訊號。如此，非接觸感測裝置可在持續感測模式下精確的判斷出使用者的動作是否符合預設的控制動作，具有提升控制可靠度的功效。

其中，該無線訊號收發模組基於該回波訊號產生一取樣訊號，該處理電路包括：一頻譜估測單元，接收並估測該取樣訊號，以獲得關聯於該回波訊號的一頻譜信息；一回波特徵分析單元，用以從該頻譜信息獲取該訊號強度特徵以及該目標速度特徵；以及一觸發判定單元，用以對該訊號強度特徵以及該目標速度特徵進行邏輯運算以產生該感測結果訊號，並且比對該感測結果訊號與該特徵序列以決定是否發出該觸發訊號。如此，非接觸感測裝置可以通過多種確認及判斷機制來避免誤判發生，具有提升控制可靠度的功效。

其中，根據連續地擷取該回波訊號的該訊號強度特徵以及該目標速度特徵至少其中一者的步驟包括；基於該回波訊號的一頻譜信息獲取一訊號強度信息以及一目標速度信息；比對該訊號強度信息和一訊號強度閾值，以產生該訊號強度特徵；以及比對該目標速度信息和一目標速度閾值，以產生該目標速度特徵。如此，動作識別方法可以通過都卜勒效應識別出移動物件的移動方向和速度，且即便在狹窄的車輛空間中也適用。

其中，根據擷取到的訊號特徵來判斷是否發出該觸發訊號的步驟包括：對該訊號強度特徵和該目標速度特徵進行邏輯運算，以產生一感測結果訊號；比對該感測結果訊號以及一特徵序列；當該感測結果訊號符合該特徵序列時，發出該觸發訊號；以及當該感測結果訊號不符合該特徵序列時，不發出該觸發訊號。如此，動作識別方法可以通過多種確認及判斷機制來避免誤判發生，具有提升控制可靠度的功效。

50:車輛的控制機構

100:非接觸式感測裝置

110:無線訊號收發模組

111:訊號源產生電路

112:混頻器

113:發射鏈路

114:接收鏈路

115:解調電路

116:發射天線

117:接收天線

120:處理電路

121:頻譜估測單元

122:回波特徵分析單元

122a:回波能量強度計算單元

122b:回波徑向速度計算單元

123:觸發判定單元

130:開關電路

140:電源供應電路

150:儲存電路

160:濾波放大器

170:儲能電路

S11-S19:動作識別方法的步驟

DB:資料庫

FS:特徵序列

INF:頻譜信息

INF_w:訊號強度信息

INF_v:目標速度信息

M0:功能關閉模式

M1:間歇醒睡模式

M2:連續感測模式

PWR_s,VCC:電源訊號

STA1,STA2,STA3:狀態

Sa:訊號特徵/訊號強度特徵

Sb:訊號特徵/目標速度特徵

Sdt:觸發訊號

Se:回波訊號

Sf:頻率訊號

Sop:感測結果訊號

Ssp,Ssp’:取樣訊號

Ssw:開關控制訊號

TH1,TH2,TH3:閾值

T,Ts,Tw,Tsp,Ta,Tb,T1,T2:期間

t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8:時間點

〔第1圖〕本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置的功能方塊示意圖。

〔第2圖〕本發明較佳實施例的處理電路的功能方塊示意圖。

〔第3圖〕本發明較佳實施例的開關訊號的時序示意圖。

〔第4圖〕本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置在無感測目標狀態下的控制時序示意圖。

〔第5圖〕本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置在感測判定誤觸狀態下的控制時序示意圖。

〔第6圖〕本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置在感測判定有效動作狀態下的控制時序示意圖。

〔第7圖〕本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置的控制流程示意圖。

〔第8圖〕本發明較佳實施例的動作識別方法的步驟流程圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：圖1為本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置的功能方塊示意圖。請參照圖1，本實施例所述的非接觸式感測裝置100適於裝設在車輛或是其他動力載具上，藉由都卜勒效應(Doppler Effect)的原理以非接觸的方式來偵測空間內使用者的肢體動作(例如腳踢或手揮的動作)，進而實現動作識別與對應的車輛機構控制(例如車門或是後車箱的啟閉控制)。舉例來說，非接觸式感測裝置100可裝設在車側底盤側裙保桿內部，使非接觸式感測裝置100的天線輻射面透過塑膠保桿向地面方向照射，以作為控制車側門啟閉之腳踢感應器。在上述舉例中，非接觸式感測裝置100可例如是裝設在保桿內部距車身側面向內約10公分處的位置，但本發明不以此為限。

在本實施例中，非接觸式感測裝置100包括無線訊號收發模組110、處理電路120、開關電路130以及電源供應電路140。無線訊號收發模組110用以發射一頻率訊號Sf，接收基於所述頻率訊號Sf之反射所產生的一回波訊號Se，並且基於所述回波訊號Se產生一取樣訊號Ssp’。處理電路120耦接所述無線訊號收發模組110，並用以接收及分析所述取樣訊號Ssp’。開關電路130耦接所述無線訊號收發模組110和所述處理電路120，並用以響應於所述處理電路120的控制，決定是否導通耦接至所述無線訊號收發模組110的一供電路徑。電源供應電路140耦接所述處理電路120和所述開關電路130，並用以產生各電路工作所需的電源訊號VCC。其中，當所述開關電路130被導通時，所述電源供應電路140通過所述供電路徑提供所述頻率訊號Sf收發模組110工作所需的電源訊號VCC。

在本發明中，無線訊號收發模組110可例如收發射頻訊號的射頻電路模組。在採用射頻模組的實施例中，無線訊號收發模組110可例如包括訊號源產生電路111、混頻器112、發射鏈路113、接收鏈路114、解調電路115、發射天線116以及接收天線117。訊號源產生電路111可例如是電壓控制頻率振盪源，其可用以產生時脈訊號，並且將時脈訊號提供給發射鏈路進行訊號處理(如相移、升頻及/或功率放大等)而生成射頻訊號Sf，再通過發射天線116發出。另一方面，無線訊號收發模組110可通過接收天線117接收回波訊號Se，再通過接收鏈路114進行訊號處理(如濾波、低雜訊放大等)，並將處理後的訊號提供給後級的混頻器112進行降頻處理，再將降頻後的訊號傳送到解調電路115進行I/Q訊號解調，解調後的訊號會作為取樣訊號Ssp’被提供給處理電路120作取樣並運算。

在此應注意的是，無線訊號收發模組110所列舉包含的電路僅是示例，在可實現回波偵測的前提下，其內部電路配置可依通常知識者對訊號收發電路/模組的理解增減。舉例來說，發射天線116和接收天線117在一些實施例中可以透過環行器(Circulator)整合為單一天線，本發明不以此為限。

在本實施例中，無線訊號收發模組110可更包括一濾波放大器160。濾波放大器160可用以對解調電路115輸出的取樣訊號Ssp’進行濾波及放大處理，並且提供經處理後的取樣訊號Ssp給處理電路120作為控制的依據，藉以提高處理電路120的感測判斷準確性，其中所述濾波放大器160可例如是中頻濾波放大器。底下以非接觸式感測裝置100包含濾波放大器160的配置作為範例來說明(即處理電路120接收處理後的取樣訊號Ssp為例)，但本發明不以此為限。

在本實施例中，無線訊號收發模組110可更包括一儲能電路170。該儲能電路170耦接處理電路120，用以在電源供應電路140非供電狀態下(例如，開關電路130截止的期間)暫時提供電源訊號PWR_s給無線訊號收發模組110內的訊號源產生電路111使用，藉以使無線訊號收發模組110不致於在復電狀態下使其輸出頻率超出法規規範。所述儲能電路170可例如為一電容，其電容值可選用為足夠大至使無線訊號收發模組110可在設定的期間內(例如是開關控制訊號Ssw的單位週期的4%)穩定且正常的工作，但本發明不僅限於此。

在本實施例中，處理電路120會根據接收到的取樣訊號Ssp來估測出回波訊號Se的頻譜特徵，再根據頻譜特徵來分析並識別出空間內使用者是否作出預定的控制動作，並且在識別出控制動作後發出觸發訊號Sdt，以控制車輛的控制機構50執行對應的機構動作。後續圖2實施例會進一步說明處理電路120具體工作機制和功能。由於都卜勒效應揭示了頻率訊號Sf與回波訊號Se間的頻率和速度會呈現有特定的關係，因此處理電路120可根據取樣訊號Ssp得知回波訊號Se的訊號特徵，便可從訊號特徵獲取感測物件的移動特徵。

在本實施例中，開關電路130可例如是金氧半場效電晶體(MOSFET)或雙極性電晶體(BJT)等可通過電子訊號控制導通或截止的電子式開關。開關電路130會接收處理電路120提供的開關控制訊號Ssw，並且響應於開關控制訊號Ssw而在不同模式下間歇地導通或持續導通。換言之，處理電路120可通過控制開關電路130來實現對無線訊號收發模組110的至少兩種不同的供電方式，例如間歇供電或持續供電。

在本實施例中，電源供應電路140可例如是直流轉直流的升壓、降壓或升降壓轉換電路，其可用以提供穩定的電源供非接觸式感測裝置100內的部件使用，其中電源供應電路140對處理電路120的供電可例如為全時供電，並且對無線訊號收發模組110的供電則是視處理電路120對開關電路130的控制而定。

在本實施例中，非接觸式感測裝置100更包括耦接處理電路120的儲存電路150。儲存電路150內儲存有一資料庫DB，所述資料庫DB儲存有處理電路120在進行回波頻譜分析及動作識別時所需參考的參數，使得處理電路120在分析取樣訊號Ssp時可從資料庫DB中存取所需參數作為閾值判斷及比對的基礎。值得注意的是，在一些應用中，儲存電路150除了可以是獨立設置在非接觸式感測裝置100中的硬體外，也可以通過共用車輛內中控電腦的儲存電路來實現。換言之，處理電路120是通過存取中控電腦的儲存電路150中的資料庫DB來獲得特徵序列FS等動作識別訊息。

具體而言，本實施例的非接觸式感測裝置100適於安裝於車輛狹窄空間中，使用者可透過肢體上的移動，如腳踢或手揮，在裝置上的天線輻射範圍內產生相對於裝置的徑向速度與回波能量訊號，利用此裝置透過計算辨識移動物體的速度及回波強度的大小特徵，並比對所設定的動作條件，即可反映使用者對車上裝置的意圖，進而提供控制車輛所需的觸發訊號Sdt。藉由本發明實施例的配置，非接觸式感測裝置100可以具有移動物體偵測並辨識的能力，並且由於所述的非接觸式感測裝置100具有無需主機、體積小且成本低廉等特性，因此可普遍地適用於各種車型上。在安裝上也非常便利，可隱藏安裝於保桿或塑膠飾條內側。

請同時參照圖3，本實施例的非接觸式感測裝置100可以被配置為具有一間歇醒睡模式M1和一連續感測模式M2。在間歇醒睡模式M1下，處理電路120會以脈衝形式的開關控制訊號Ssw控制開關電路130在每個週期內短暫導通，以使無線訊號收發模組110僅在開關電路130導通期間被供給工作所需的電源訊號VCC並進行感測動作，因此處理電路120在間歇醒睡模式M1下會處於睡眠與運算狀態交替運行，且運算時間的佔比遠小於睡眠時間佔比，以達到省電功能。舉例來說，開關控制訊號Ssw可被設定為具有4%的責任週期(Duty Cycle)，使得間歇醒睡模式M1下處理電路120醒來的運作時間佔比睡眠時間維持在百分之四左右，意指電力消耗只佔了連續運作所消耗功率的百分之四以下。

另一方面，在連續感測模式M2下，處理電路120會控制開關電路130持續維持在導通狀態維持一定期間，以使無線訊號收發模組110可在導通期間內連續地進行感測動作，藉以較精確的識別使用者的動作。

透過一些感測條件的設置，處理電路120可以在判定有感測目標出現時才從間歇醒睡模式M1下喚醒進入連續感測模式M2，由於此裝置使用喚醒後才偵測的運作方式以提高辨識精確度，同時也符合在車輛靜置的情境下，感應功能全時運作所要求的靜態電流規格。此外，在裝置喚醒後，連續感測模式M2也提供了可靠的動作感測/識別方法，不僅具有可視需求調整偵測敏感度的特性，還可以通過可靠的感測判定流程而將誤偵測行為的可能性降至最低。

底下以搭配圖2實施例來進一步說明處理電路120的工作機制，圖2為本發明較佳實施例的處理電路120的功能方塊示意圖。請參照圖2，處理電路120包括頻譜估測單元121、回波特徵分析單元122以及觸發判定單元123。頻譜估測單元121耦接無線訊號收發模組110以接收取樣訊號Ssp，並且用以從取樣訊號Ssp獲得關聯於回波訊號Se的頻譜信息INF。回波特徵分析單元122耦接頻譜估測單元121以接收頻譜信息INF，並且基於頻譜信息INF計算並分析擷取出回波訊號Se的訊號特徵Sa/Sb。觸發判定單元123耦接回波特徵分析單元122以接收訊號特徵Sa/Sb，並且用以基於訊號特徵Sa/Sb判斷感測到的使用者動作是否符合一設定的動作模式，其中當觸發判定單元123判定訊號特徵Sa/Sb符合設定的動作模式時，輸出致能的觸發訊號Sdt以使後端的控制機構響應觸發訊號Sdt而執行機構狀態調整。

舉例來說，回波特徵分析單元122可例如是從頻譜信息INF中獲取回波訊號Se的接近/遠離訊號強度及/或接近/遠離目標速度等參數，再基於該些參數和對應的設定閾值之間的相對關係來產生強度條件判定結果(如 Sa)及/或目標速度判定結果(如Sb)等訊號特徵。在觸發判定單元123接收到訊號特徵Sa、Sb後，可進一步地對訊號特徵Sa和Sb進行邏輯運算並產生一感測結果訊號Sop。接著觸發判定單元123會將感測結果訊號Sop中的邏輯序列和資料庫DB中的特徵序列FS進行比對，以判定感測到的目標動作是否符合特徵序列FS所對應的控制動作。當觸發判定單元123判定為是時，則輸出致能的觸發訊號Sdt。

在圖2實施例中，回波特徵分析單元122是繪示為包含回波能量強度計算單元122a和回波徑向速度計算單元122b為例。回波能量強度計算單元122a是用以產生關聯於接近/遠離訊號強度的訊號特徵Sa，並且回波徑向速度計算單元122b是用以產生接近/遠離目標速度的訊號特徵Sb，但本發明不僅限於此。在其他實施例中，回波特徵分析單元122也可以通過僅感測並計算回波能量強度以及回波徑向速度其中一者來產生訊號特徵Sa或Sb。換言之，回波特徵分析單元122可依據頻譜信息INF中所包含的回波能量強度以及回波徑向速度的至少其中一者來產生相應的訊號特徵Sa及/或Sb，本發明不以此為限。

在此值得一提的是，在處理電路120中所述的各單元121、122及123可以通過硬體電路來實現，也可以通過軟體演算法或韌體方式來實現，本發明不對此加以限制。

底下進一步搭配圖3至圖6來說明處理電路120在不同模式下的控制機制，其中圖3為本發明較佳實施例的開關訊號的時序示意圖；圖4至圖6為本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置在不同狀態下的控制時序示意圖。

請先同時參照圖1至圖3，其中圖3繪示了三種不同狀態下的處理電路120的控制時序，包括：(1)沒有目標被感測到的狀態STA1；(2) 有目標被感測到但判定是誤觸的狀態STA2；以及(3)有目標被感測到且被判定為使用者作出控制動作的狀態STA3。

請再搭配參照圖4，當非接觸式感測裝置100的感測功能被啟用時，非接觸式感測裝置100會預設先進入間歇醒睡模式M1。在間歇醒睡模式M1中，處理電路120會發出脈衝形式的開關控制訊號Ssw來間歇導通開關電路130，使得無線訊號收發模組110和處理電路120在期間Ts內都維持睡眠狀態(即，停止工作)，並且每一週期僅在期間Tw內進行感測。在期間Tw內，電源訊號VCC會逐漸上升，使得無線訊號收發模組110開始發射頻率訊號Sf並同時接收回波訊號Se，其中回波訊號Se會在期間Tw的末段被取樣(如取樣期間Tsp)，藉以避免處理電路120發生誤判。

在狀態STA1中，由於沒有物件進入感測範圍內，因此在取樣期間Tsp內取樣到的回波訊號Se(即取樣訊號Ssp)不會超過一設定閾值，故在期間Tw結束後，開關電路130會響應開關控制訊號Ssw而再度截止，使得無線訊號收發模組110和處理電路120再度進入睡眠狀態以節省功率消耗。

當有物件進入感測範圍並且在取樣期間Tsp被感測到時，處理電路120會喚醒裝置(由時間點t1開始)，並從間歇醒睡模式M1進入連續感測模式M2。在此所述的喚醒機制可例如為依據連續運算狀態的取樣資料變化量作為一目標估算值。當一較少醒來次數的目標估算值大於一較多醒來次數的目標估算值加上一閾值，則喚醒該感應裝置，由間歇醒睡模式M1轉移至連續感測模式M2運行。其中，該連續感測模式M2會透過連續採樣並執行頻域估測計算天線輻射範圍內的目標相對於該感應裝置的徑向都卜勒速度向量。該都卜勒速度向量會藉由能量強度計算回波接近與遠離的振幅強度以及一振幅閾值。當接近(遠離)的振幅值大於該振幅閾值，則強度條件判定邏輯輸出為真，故輸出高電平的特徵信息Sa。

請搭配參照圖5，在連續感測模式M2下，處理電路120會在感測期間T內根據訊號強度信息INF_w和目標速度信息INF_v與對應的閾值TH1、TH2及TH3來判斷感測到的目標動作是否為有效的控制動作。其中，訊號強度信息INF_w中先產生起伏的波型代表接近訊號強度，後產生起伏的波型則代表遠離訊號強度；目標速度信息INF_v中在x軸以下代表目標向感測裝置接近，並且x軸以上代表目標向感測裝置遠離。

在狀態STA2中，由於感測期間T內無論是訊號強度或目標速度都未達到對應的閾值TH1、TH2及TH3，因此處理電路120會判定感測到的目標物件是誤觸行為，而不發出觸發訊號Sdt。若在連續感測模式M2下，處理電路120未發出觸發訊號Sdt，感測期間T仍會維持一固定的期間T1，並且在期間T1後判定為逾時，處理電路120重新從連續感測模式M2回到間歇醒睡模式M1。

另一方面，請搭配參照圖6，在狀態STA3中處理單元120同樣會先在固定的期間T1內判斷是否感測到任何有效動作。此時有超過閾值TH1、TH2及TH3的訊號被感測到，因此回波能量強度計算單元122a會將高於閾值TH1的訊號強度視為有效的訊號強度，並且在有效訊號強度的期間(時間點t3至t5的期間以及時間點t6至t7)內輸出高電平的訊號強度特徵Sa。類似地，回波徑向速度計算單元122b會將高於閾值TH2或低於閾值TH3的目標速度視為有效的目標速度，並且在有效目標速度的期間(時間點t2至t4的期間以及時間點t6至t8)內輸出高電平的目標速度特徵Sb。

接著，觸發判定單元123會基於訊號強度特徵Sa和目標速度特徵Sb進行邏輯運算，並於期間T2內輸出包含有邏輯序列的感測結果訊號Sop，其中觸發判定單元123會比對感測結果訊號Sop與預先儲存於資料庫 DB的特徵序列FS，若在期間T2內的比對資料結果吻合，則觸發判定單元123會輸出觸發訊號Sdt，代表非接觸式感測裝置100已偵測到符合某一具有特定動作特徵的移動目標。處理電路120在輸出觸發訊號Sdt後，會直接進入間歇醒睡模式M1中。以圖6所繪示為例，觸發判定單元123例如是對訊號強度特徵Sa和目標速度特徵Sb進行和(AND)邏輯運算，因此所產生的感測結果訊號Sop會是在訊號強度特徵Sa和目標速度特徵Sb皆為高電平時，輸出高電平訊號，如期間Ta和Tb的訊號電平。

在狀態STA3中，感測期間T的長度等於期間T1加上部分的期間T2(即與T1不重疊部分)，但本發明不以此為限。在圖6中雖是繪示以期間T1和T2有部份重疊為例，但在本發明中，進行邏輯運算和比對的期間T2可以與期間T1不重疊，或是期間T2完全位於期間T1內，本發明不以此為限。

通過上述在不同狀態STA1至STA3之間的工作機制，非接觸式感測裝置100可透過間歇醒睡模式M1與連續感測模式M2之間的相互切換，進而確保在天線輻射範圍內的任何動作意圖必須符合該兩種模式的運算審查機制。

此外，間歇醒睡模式M1主要目的是節省電力，而連續感測模式M2則可以精確識別目標的移動特徵。當外在環境變化時(如狀態STA2)，雖然可能會讓非接觸式感測裝置100從間歇醒睡模式M1誤喚醒至連續感測模式M2，但由於無法符合連續感測模式M2下的特定動作特徵，故處理電路120仍不會誤發出觸發訊號Sdt。由此可知，本實施例所述的非接觸式感測裝置100的動作感測/識別機制可在兼顧省電需求的前提下，同時又能減少誤動，提高動作判斷的正確率。

底下以圖7來統整說明上述的控制流程，其中圖7為本發明較佳實施例的非接觸式感測裝置的控制流程示意圖。請參照圖7，非接觸式感測裝置100可被設定為至少包含一功能關閉模式M0、該間歇醒睡模式M1與該連續感測模式M2等三種工作模式。裝置初始狀態處於功能關閉模式M0，電源供應電路不供電，無線訊號收發模組110及處理電路120不運作；當非接觸式感測裝置100的感測功能被啟用時，非接觸式感測裝置100進入間歇醒睡模式M1。在間歇醒睡模式M1下處理電路處於睡眠與運算狀態交替運行，且運算時間的佔比遠小於睡眠時間佔比，以達到省電功能。接著當非接觸式感測裝置100在間歇醒睡模式M1感測到移動物件時，會進入連續感測模式M2，並且在判定逾時或發出觸發訊號Sdt後重新回到間歇醒睡模式M1。

圖8為本發明較佳實施例的動作識別方法的步驟流程圖。請參照圖8，本實施例所述的動作識別方法可搭配前述圖1至圖7實施例所述的非接觸式感測裝置100使用。在本實施例的動作識別方法中，當非接觸式感測裝置100進入間歇醒睡模式M1後，首先非接觸式感測裝置100會動態調整感測靈敏度(步驟S11)，接著發射頻率訊號Sf/接收回波訊號Se，並透過都卜勒效應判斷在其感測範圍內是否有移動物件(步驟S12)。若在步驟S12中判定為否，則會重新回到步驟S11和S12而持續以間歇的方式進行感測。若在步驟S12中判定為是，則非接觸式感測裝置100會進入持續感測模式M2，並開始估測回波訊號Se的頻譜信息INF(步驟S13)，並且初始化閾值(步驟S14)。接著，非接觸式感測裝置100會進一步基於估測出的頻譜信息INF中所包含的回波訊號Se特徵來產生感測結果訊號Sop(步驟S15)，其中，該回波訊號Se特徵可以包括該訊號強度信息INF_w與該目標速度信息INF_v之一權重組合，所述感測結果訊號Sop可例如包括有效的訊號強度特徵(如Sa)和目標速度特徵(如Sb)經邏輯運算後的邏輯序列。因此，非接觸式感測裝置100即可根據邏輯序列和資料庫DB中的特徵序列FS進行比對 (步驟S16)，藉以判斷感測結果訊號Sop和特徵序列FS是否符合(步驟S17)。在步驟S17中，若判定為是，則非接觸式感測裝置100即會產生觸發訊號Sdt輸出(步驟S18)，並且重新回到間歇醒睡模式M1的步驟S11和S12。相反地，若步驟S17判定為否，則非接觸式感測裝置100會進一步判斷感測期間T是否達到一判定時限而逾時(步驟S19)。在未逾時的狀態下，非接觸式感測裝置100會回到步驟S14以維持在持續感測模式M2下繼續檢測是否有移動物件；若判定已逾時，則非接觸式感測裝置100會重新回到間歇醒睡模式M1的步驟S11和S12。

附帶一提的是，在間歇醒睡模式M1中的調整感測靈敏度的步驟S11和持續感測模式M2中的初始化閾值的步驟S14，皆可以依據歷史採集數據作運算而即時調整，或預先載入設定。換言之，在本發明中，靈敏度和閾值是可在識別動作執行前即預先定義好，因此，在動作識別方法中的步驟S11和S14可被省略。

綜上所述，本發明實施例的非接觸式感測裝置及其動作識別方法可以透過一些感測條件的設置，使裝置在移動物件出現時才從間歇醒睡模式下喚醒進入連續感測模式，由於此裝置使用喚醒後才偵測的運作方式以提高辨識精確度，同時感測裝置的間歇醒睡模式也符合車輛靜置情境下的省電需求。此外，在裝置喚醒後，連續感測模式也提供了可靠的動作感測/識別方法，不僅具有可視需求調整偵測敏感度的特性，還可以通過可靠的感測判定流程而將誤偵測行為的可能性降至最低。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。