CN112762581B - 基于毫米波雷达的智能空调控制方法 - Google Patents

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智能空调控制方法，旨在基于毫米波雷达数据自动判断家居场景、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：基于毫米波雷达的测量结果，建立房间的固有环境模型；通过毫米波雷达检测人员当前位置和停留时间；根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景；根据所述家居场景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，因此，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，属于高性价比的技术方案。

Description

基于毫米波雷达的智能空调控制方法

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智能空调控制方法。

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感控制。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，通过分析接收到的目标雷达回波特性，提取并发现目标的位置、形状、运动特性和运动轨迹。雷达传感器具有快速识别人的方位的特点，近年来已经广泛应用在家电产品中。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家居场景的判断，实现空调更为智能的控制，为家庭生活创造更高品质的生活环境。

相应地，本领域需要一种新的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，即为了解决现有毫米波雷达只能用于简单空调控制的问题，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：

基于毫米波雷达的测量结果，建立房间的固有环境模型；

通过毫米波雷达检测人员当前位置和停留时间；

根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景；

根据所述家居场景确定空调的运行模式。

在上述基于毫米波雷达的智能空调控制方法的一个实施方式中，所述房间为客厅，所述固有环境模型包含沙发区域和餐桌区域，“根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景”的步骤具体包括：

如果房间内所有人员都在餐桌区域，并且停留时间达到第一设定阈值，并且当前时间处于用餐时段内，则确定家居场景为用餐场景；

相应地，“根据所述家居场景确定空调的运行模式”的步骤具体包括：

确定空调的运行模式为用餐模式。

在上述基于毫米波雷达的智能空调控制方法的一个实施方式中，所述房间为客厅，所述固有环境模型包含沙发区域和餐桌区域，“根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景”的步骤具体包括：

如果房间内所有人员都在沙发区域，并且停留时间达到第二设定阈值，并且当前时间处于非用餐时段内，则确定家居场景为休闲场景；

相应地，“根据所述家居场景确定空调的运行模式”的步骤具体包括：

确定空调的运行模式为休闲模式。

在上述基于毫米波雷达的智能空调控制方法的一个实施方式中，所述房间为客厅，所述固有环境模型包含沙发区域和餐桌区域，“根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景”的步骤具体包括：

如果房间内部分人员在餐桌区域、部分人员在沙发区域，并且当前时间处于用餐时段内，则确定家居场景为用餐场景；

相应地，“根据所述家居场景确定空调的运行模式”的步骤具体包括：

确定空调的运行模式为用餐模式。

在上述基于毫米波雷达的智能空调控制方法的一个实施方式中，所述房间为客厅，所述固有环境模型包含沙发区域和餐桌区域，“根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景”的步骤具体包括：

如果房间内部分人员在餐桌区域、部分人员在沙发区域，并且当前时间处于非用餐时段内，则确定家居场景为休闲场景；

相应地，“根据所述家居场景确定空调的运行模式”的步骤具体包括：

确定空调的运行模式为休闲模式。

在上述基于毫米波雷达的智能空调控制方法的一个实施方式中，所述房间为卧室，所述固有环境模型包含床区域和书桌区域，“根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景”的步骤具体包括：

如果房间内所有人在床区域，并且停留时间达到第三设定阈值，并且当前时间处于休息时段内，则确定家居场景为睡眠场景；

相应地，“根据所述家居场景确定空调的运行模式”的步骤具体包括：

确定空调的运行模式为睡眠模式。

在上述基于毫米波雷达的智能空调控制方法的一个实施方式中，所述房间为卧室，所述固有环境模型包含床区域和书桌区域，“根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景”的步骤具体包括：

如果房间内所有人在床区域，并且停留时间达到第四设定阈值，但当前时间处于非休息时段内，则确定家居场景为睡眠场景；

相应地，“根据所述家居场景确定空调的运行模式”的步骤具体包括：

确定空调的运行模式为睡眠模式。

在上述基于毫米波雷达的智能空调控制方法的一个实施方式中，所述房间为卧室，所述固有环境模型包含床区域和书桌区域，“根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景”的步骤具体包括：

如果房间内所有人在书桌区域，但没有人在床区域，则确定家居场景为阅读场景；

相应地，“根据所述家居场景确定空调的运行模式”的步骤具体包括：

确定空调的运行模式为阅读模式。

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：

基于毫米波雷达的测量结果，建立客厅的固有环境模型，所述固有环境模型至少包含沙发区域和餐桌区域；

通过毫米波雷达检测人员当前位置和停留时间；

如果客厅内所有人员都在餐桌区域，并且停留时间达到第一设定阈值，并且当前时间处于用餐时段内，则确定家居场景为用餐场景，相应地确定空调的运行模式为用餐模式；

如果客厅内所有人员都在沙发区域，并且停留时间达到第二设定阈值，并且当前时间处于非用餐时段内，则确定家居场景为休闲场景，相应地，确定空调的运行模式为休闲模式；

如果客厅内部分人员在餐桌区域、部分人员在沙发区域，并且当前时间处于用餐时段内，则确定家居场景为用餐场景，相应地确定空调的运行模式为用餐模式；

如果客厅内部分人员在餐桌区域、部分人员在沙发区域，并且当前时间处于非用餐时段内，则确定家居场景为休闲场景，相应地确定空调的运行模式为休闲模式；

如果客厅内人员既不在餐桌区域，也不在沙发区域，则确定家居场景为常规场景，相应地确定空调的运行模式为标准模式。

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：

基于毫米波雷达的测量结果，建立卧室的固有环境模型，所述固有环境模型至少包含床区域和书桌区域；

如果卧室内有人在床区域，并且停留时间达到第三设定阈值，并且当前时间处于休息时段内，则确定家居场景为睡眠场景，相应地确定空调的运行模式为睡眠模式；

如果卧室内有人在床区域，并且停留时间达到第四设定阈值，但当前时间处于非休息时段内，则确定家居场景为睡眠场景，相应地确定空调的运行模式为睡眠模式，其中，所述第四设定阈值大于所述第三设定阈值；

如果卧室内有人在书桌区域，但没有人在床区域，则确定家居场景为阅读场景，相应地确定空调的运行模式为阅读模式；

如果卧室内人员既不在床区域，也不在书桌区域，则确定家居场景为常规场景，相应地确定空调的运行模式为标准模式。

本领域技术人员能够理解的是，本发明的技术方案可以通过毫米波雷达实时监测房间内人员的位置，并且可以根据事先通过毫米波雷达的检测数据建立的房间固有环境模型、当前时间等信息，自动判断家居场景，选择对应的控制模式，从而实现空调的智能控制。由于毫米波雷达传感器技术成熟，价格低廉，因此，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，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是建立房间环境模型的方法的示例性流程图。

图3是确定空调工作的家居场景的示例性流程图。

图4是所有人员位于单一场景区域时家居场景的判断方法的示例性流程图。

图5是所有人员位于多个不同场景区域时家居场景的判断方法的示例性流程图。

图6是同一场景区域有多个设定阈值时家居场景的判断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：基于毫米波雷达的测量结果，建立房间的固有环境模型；

步骤S102：通过毫米波雷达检测人员当前位置和停留时间；

步骤S103：根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景；

步骤S104：根据所述家居场景确定空调的运行模式；

下面将对这些步骤分别详细描述。

步骤S101：基于毫米波雷达的测量结果，建立房间的固有环境模型。如图2所示，本发明的一个实施例的建立房间环境模型的方法包含以下步骤：

步骤S201：毫米波雷达传感器扫描整个房间，得到房间户型图；

步骤S202：将房间户型图同步到空调控制设置软件；

步骤S203：用户测量并记录房间内家居的位置、形状、尺寸等信息；

步骤S204：用户根据房间内沙发、餐桌、书桌、床等家具的位置、形状、尺寸等信息，使用空调控制设置软件手工划定每个家居的使用区域，并设定场景区域，如沙发区域、餐桌区域、书桌区域、床区域等；

步骤S205：设定房间的使用类型，例如客厅、卧室等；

至此，完成建立房间的固有环境模型。

在本实施例中，空调控制设置软件的运行硬件载体包含但不限于：线控器、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机等。

在本实施例中，房间的固有环境模型信息包含但不限于：户型图、家具的使用区域、房间使用类型、房屋朝向、门窗位置等。

在本实施例中，房间的使用类型包含但不限于：客厅、卧室、厨房、书房等。

步骤S102：通过毫米波雷达检测人员当前位置和停留时间。毫米波雷达实时检测房间内人员的位置，与房间的固有环境模型进行匹配，确定人员所处的场景区域，并记录每个场景区域人员停留的连续时长。

作为示例，人员场景区域停留计时的规则为：毫米波雷达检测到某家具区域有人进入后，空调控制器开始计时；当该区域内连续30秒以上未检测到人员存在时，该区域人员停留计时终止并清零；当再次检测到区域有人存在时，区域人员停留计时重新开始。需要说明的是，上面的描述仅仅是示例，本领域技术人员显然可以根据需要制订区域人员停留计时规则，计时规则的具体内容不应该构成对本发明保护范围的限制。

步骤S103：根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景。具体地，如图3所示，根据人员当前位置、停留时间、当前时间和房间的固有环境模型，确定对应的家居场景的方法包含以下步骤：

步骤S301：对人员位置信息与房间的固有环境模型进行匹配，确定人员的场景区域；

步骤S302：记录人员场景区域的停留时间；

步骤S303：判断人员场景区域的停留时间是否达到设定的阈值，以确定人员在该场景区域活动；

步骤S304：根据当前时间，确定家居场景。

在步骤S303中，判断人员场景区域的停留时间是否达到设定的阈值，以确定人员在该场景区域活动。具体而言，人员需在某种场景区域持续停留一定的时间，时长达到设定的阈值时后，才可以被认为在该场景区域进行活动。

作为示例，阈值设定参考为：

第一设定阈值，5分钟，用于餐桌区域判定。

第二设定阈值，5分钟，用于沙发区域判定。

第三设定阈值，10分钟，用于睡眠时段床区域判定。

第四设定阈值，20分钟，用于非睡眠时段床区域判定，应大于睡眠时段的第三设定阈值。

更具体地，毫米波雷达检测到人员停留在餐桌区域不够5分钟时，空调保持原有的运行状态，不进行家居场景的判别；当人员停留在餐桌区域连续累计达5分钟及以上时，开启家居场景的判断。

同时，同一场景区域可以设置不同的阈值，结合当前时间，人员处于不同的家居场景，具体实现方法，参见下文。

在步骤S304中，根据当前时间，确定家居场景。日常生活中，人员通常依据时间安排不同的活动，并且同一场景区域在不同的时间可用会有不同用途。例如，沙发区域通常时间用于看电视、做游戏等家庭活动；而在就餐时间，也可当作就餐场地。因此家居场景的判别与当前时间紧密相关。

相应地，可以将一天24小时进行如下划分：

00:00～05:59：睡眠时段

06:00～07:59：用餐时段

08:00～11:29：通用时段，该时段可以安排任何活动

11:30～12:59：用餐时段

13:00～17:59：通用时段，该时段可以安排任何活动

18:00～19:29：用餐时段

19:30～22:29：通用时段，该时段可以安排任何活动

22:30～23:59：睡眠时段。

相应地，可以定义如下几种常用家居场景：

用餐场景：人员在用餐，时段为用餐时段，考虑到不同的生活习惯，人员就餐可能在沙发区域或是餐桌区域。

休闲场景：人员在聊天、看电视、做游戏或是进行其他家庭活动，通常时间安排在通用时段，地点可能在沙发区域，也可能在餐桌区域。

睡眠场景：人员在休息，时间通常在睡眠时段，地点通常在床上。

阅读场景：人员在阅读、写作或家庭办公等，地点通常在书桌区域，这时可以不考虑时段因素。

常规场景：默认的一种场景模式，通常是指房间内无人，或是人员已进入房间，但未达到场景区域判断条件时的情况。

下面通过几个实施例进一步说明家居场景的确定。

在本实施例中，参照图4说明所有人员位于单一场景区域时家居场景的判断方法。设定房间为客厅，所述固有环境模型包含沙发区域和餐桌区域，毫米波雷达检测餐桌区域人员停留时间已达到设定的阈值。

场景1：当前时间为12:00。

场景2：当前时间为20:30。

场景1的判断：当前时间是12:00，属于用餐时段，确定家居场景为用餐场景。

场景2的判断：当前时间是20:30，属于通用时段，虽然人员在餐桌区域，考虑到通常已过用餐时间，人员此时可能在餐桌游戏或聊天，就餐的可能性较低，因此确定家居场景为休闲场景。

在本实施例中，参照图5说明人员位于多个不同场景区域时家居场景的判断方法。设定房间为客厅，所述固有环境模型包含沙发区域和餐桌区域，毫米波雷达同时检测到餐桌区域和沙发区域有人停留，并且均超过设定的阈值。

场景1：当前时间为12:00。

场景2：当前时间为20:30。

场景3：当前时间为23:00。

场景1的判断：当前时间是12:00，属于用餐时段，确定家居场景为用餐场景。

场景2的判断：当前时间是20:30，属于通用时段，虽然人员在餐桌区域，考虑到已过进餐时段，人员可能在餐桌游戏或聊天，就餐的可能性较低，人员可能在餐桌游戏或聊天，并且沙发区域也有人停留，因此确定家居场景为休闲场景。

场景3的判断：当前时间是23:00，属于睡眠时段，沙发区域通常是客厅人员活动的主要区域，所以可以优先考虑沙发区域，考虑到时间已经属于睡眠时段，人员可能在沙发上睡着了，并且深夜人们通常会选择比较柔和的空调控制方式，因此确定家居场景为睡眠场景。

在本实施例中，参照图6说明同一场景区域有多个设定阈值时家居场景的判断方法。设定房间为卧室，所述固有环境模型包含床区域，参照前述，第三设定阈值为10分钟，第四设定阈值为20分钟，毫米波雷达检测到床区域有人停留。

场景1：当前时间为23:00，人员床区域停留时间为15分钟。

场景2：当前时间为14:30，人员床区域停留时间为15分钟。

场景3：当前时间为14:30，人员床区域停留时间为25分钟。

场景1的判断：当前时间为23:00，属于睡眠时段，毫米波雷达检测到床区域人员停留时间为15分钟，已达到第三设定阈值10分钟，由于当前时间处于睡眠时段，因此不需要判断第四设定阈值20分钟，确定家居场景为睡眠场景。

场景2的判断：当前时间为14:30，属于通常时段，毫米波雷达检测到床区域人员停留时间为15分钟，已达到第三设定阈值10分钟，由于当前时间处于通用时段，因此需要判断第四设定阈值分钟20分钟。此时床区域人员停留时间还未达到第四设定阈值分钟20分钟，家居场景不更新。

场景3的判断：当前时间为14:30，属于通常时段，毫米波雷达检测到床区域人员停留时间为25分钟，已达到第三设定阈值10分钟，由于当前时间处于通用时段，因此需要判断第四设定阈值20分钟。此时床区域人员停留时间已达到第四设定阈值分钟20分钟，考虑到人员长时间停留在床区域可能在补休，确定家居场景为睡眠场景。

最后，在步骤S104中，根据所述家居场景确定空调的运行模式。对应几种常用家居场景，定义常用空调的运行模式为：用餐场景、休闲场景、睡眠场景、阅读场景、常规场景。

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，在用餐模式下，空调的扫风区域应该避开餐桌区域，但设定温度可以比标准模式低，风量可以比标准模式大，因为人在用餐时摄入热量，会感觉更热，但此时不适合直接吹风。与用餐模式相比，在休闲模式下，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。类似地，在睡眠模式下，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。在阅读模式下，空调的扫风区域应该避开书桌区域，设定温度可以大于或等于标准模式温度，风量可以小于或等于标准模式风量。

需要指出的是，尽管这里列举了几种家居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家居场景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场景区域、家居场景、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 (2)

1.一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：

基于毫米波雷达的测量结果，建立客厅的固有环境模型，所述固有环境模型至少包含沙发区域和餐桌区域；

通过毫米波雷达检测人员当前位置和停留时间；

如果客厅内所有人员都在餐桌区域，并且停留时间达到第一设定阈值，并且当前时间处于用餐时段内，则确定家居场景为用餐场景，相应地确定空调的运行模式为用餐模式；

如果客厅内所有人员都在沙发区域，并且停留时间达到第二设定阈值，并且当前时间处于非用餐时段内，则确定家居场景为休闲场景，相应地确定空调的运行模式为休闲模式；

如果客厅内部分人员在餐桌区域、部分人员在沙发区域，并且当前时间处于用餐时段内，则确定家居场景为用餐场景，相应地确定空调的运行模式为用餐模式；

如果客厅内部分人员在餐桌区域、部分人员在沙发区域，并且当前时间处于非用餐时段内，则确定家居场景为休闲场景，相应地确定空调的运行模式为休闲模式；

如果客厅内人员既不在餐桌区域，也不在沙发区域，则确定家居场景为常规场景，相应地确定空调的运行模式为标准模式；

基于毫米波雷达的测量结果，建立房间的固有环境模型，包括：

步骤S201：毫米波雷达传感器扫描整个房间，得到房间户型图；

步骤S202：将房间户型图同步到空调控制设置软件；

步骤S203：用户测量并记录房间内家居的位置、形状、尺寸信息；

步骤S204：用户根据房间内沙发、餐桌、书桌、床的位置、形状、尺寸信息，使用空调控制设置软件手工划定每个家居的使用区域，并设定场景区域，场景区域包括沙发区域、餐桌区域、书桌区域、床区域；

步骤S205：设定房间的使用类型，使用类型包括客厅、卧室。

2.一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：

基于毫米波雷达的测量结果，建立卧室的固有环境模型，所述固有环境模型至少包含床区域和书桌区域；

如果卧室内有人在床区域，并且停留时间达到第三设定阈值，并且当前时间处于休息时段内，则确定家居场景为睡眠场景，相应地确定空调的运行模式为睡眠模式；

如果卧室内有人在床区域，并且停留时间达到第四设定阈值，但当前时间处于非休息时段内，则确定家居场景为睡眠场景，相应地确定空调的运行模式为睡眠模式，其中，所述第四设定阈值大于所述第三设定阈值；

如果卧室内有人在书桌区域，但没有人在床区域，则确定家居场景为阅读场景，相应地确定空调的运行模式为阅读模式；

如果卧室内人员既不在床区域，也不在书桌区域，则确定家居场景为常规场景，相应地确定空调的运行模式为标准模式；

基于毫米波雷达的测量结果，建立房间的固有环境模型，包括：

步骤S201：毫米波雷达传感器扫描整个房间，得到房间户型图；

步骤S202：将房间户型图同步到空调控制设置软件；

步骤S203：用户测量并记录房间内家居的位置、形状、尺寸信息；

步骤S204：用户根据房间内沙发、餐桌、书桌、床的位置、形状、尺寸信息，使用空调控制设置软件手工划定每个家居的使用区域，并设定场景区域，场景区域包括沙发区域、餐桌区域、书桌区域、床区域；

步骤S205：设定房间的使用类型，使用类型包括客厅、卧室。

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