Детектор движения — это электрическое устройство, которое использует датчик для обнаружения движения поблизости ( обнаружение движения ). Такое устройство часто интегрируется как компонент системы, которая автоматически выполняет задачу или предупреждает пользователя о движении в области. Они образуют жизненно важный компонент безопасности, автоматического управления освещением , управления домом, энергоэффективности и других полезных систем. Это может быть достигнуто как механическими , так и электронными методами. [1] Когда это делается естественными организмами, это называется восприятием движения .
Активный электронный детектор движения содержит оптический, микроволновый или акустический датчик, а также передатчик. Однако пассивный содержит только датчик и воспринимает только сигнатуру от движущегося объекта посредством излучения или отражения. Изменения в оптическом, микроволновом или акустическом поле вблизи устройства интерпретируются электроникой на основе одной из нескольких технологий. Большинство недорогих детекторов движения могут обнаруживать движение на расстоянии около 4,6 метра (15 футов). Специализированные системы стоят дороже, но имеют либо повышенную чувствительность, либо гораздо больший диапазон. Томографические системы обнаружения движения могут охватывать гораздо большие площади, поскольку радиоволны, которые он обнаруживает, находятся на частотах, которые проникают через большинство стен и препятствий, и обнаруживаются в нескольких местах.
Датчики движения нашли широкое применение в коммерческих приложениях. Одним из распространенных применений является активация автоматических открывателей дверей в коммерческих и общественных зданиях. Датчики движения также широко используются вместо настоящего датчика присутствия для активации уличного освещения или внутреннего освещения в проходах, таких как вестибюли и лестницы. В таких интеллектуальных системах освещения энергия сохраняется за счет питания освещения только в течение времени таймера, после чего человек предположительно покинул территорию. Датчик движения может быть одним из датчиков охранной сигнализации , которая используется для оповещения владельца дома или службы безопасности при обнаружении движения возможного злоумышленника. Такой датчик также может активировать камеру безопасности для записи возможного вторжения.
Контроллеры движения также используются для игровых консолей в качестве игровых контроллеров . Камера также может позволить использовать движения тела для управления, например, в системе Kinect .
Движение можно обнаружить, отслеживая изменения в:
Широко используются несколько типов обнаружения движения:
Пассивные инфракрасные (PIR) датчики чувствительны к температуре кожи человека через испускаемое излучение черного тела на средних инфракрасных длинах волн, в отличие от фоновых объектов при комнатной температуре. Датчик не излучает энергию, отсюда и название пассивный инфракрасный . [3] Это отличает его от электрического глаза , например (обычно не считающегося детектором движения ), в котором пересечение человеком или транспортным средством прерывает видимый или инфракрасный луч. Эти устройства могут обнаруживать объекты, людей или животных, улавливая инфракрасное излучение. [4]
Самые основные формы механического обнаружения движения используют переключатель или триггер. Например, клавиши пишущей машинки используют механический метод обнаружения движения, где каждая клавиша является переключателем, который либо выключен, либо включен, и каждая появляющаяся буква является результатом движения клавиши.
Они обнаруживают движение по принципу доплеровского радара и похожи на радар-измеритель скорости . Излучается непрерывная волна микроволнового излучения, а фазовые сдвиги в отраженных микроволнах из-за движения объекта к приемнику (или от него) приводят к гетеродинному сигналу на низкой звуковой частоте .
Ультразвуковой преобразователь излучает ультразвуковую волну (звук на частоте выше, чем может слышать человеческое ухо) и принимает отражения от близлежащих объектов. [5] Точно так же, как в доплеровском радаре , гетеродинное обнаружение принятого поля указывает на движение. Обнаруженный доплеровский сдвиг также находится на низких звуковых частотах (для скоростей ходьбы), поскольку ультразвуковая длина волны около сантиметра аналогична длинам волн, используемым в микроволновых датчиках движения. Одним из потенциальных недостатков ультразвуковых датчиков является то, что датчик может быть чувствителен к движению в областях, где покрытие нежелательно, например, из-за отражений звуковых волн вокруг углов. [6] Такое расширенное покрытие может быть желательным для управления освещением, где целью является обнаружение любого присутствия в области, но для открытия автоматической двери, например, датчик, селективный к движению на пути к двери, лучше.
Эти системы обнаруживают помехи радиоволнам, когда они проходят от узла к узлу ячеистой сети. Они обладают способностью обнаруживать на больших площадях полностью, поскольку они могут обнаруживать сквозь стены и другие препятствия. РЧ-томографические системы обнаружения движения могут использовать выделенное оборудование, другие беспроводные устройства или их комбинацию. Другие беспроводные устройства могут действовать как узлы в ячеистой сети после получения обновления программного обеспечения. [7]
С распространением недорогих цифровых камер, способных снимать видео, стало возможным использовать выходной сигнал такой камеры для обнаружения движения в ее поле зрения с помощью программного обеспечения . [8] [9] Это решение особенно привлекательно, когда целью является запись видео, вызванного обнаружением движения, поскольку не требуется никакого оборудования, кроме камеры и компьютера. Поскольку наблюдаемое поле может быть обычно освещено, это можно считать еще одной пассивной технологией. Однако его также можно использовать вместе с ближней инфракрасной подсветкой для обнаружения движения в темноте , то есть с подсветкой на длине волны, необнаружимой человеческим глазом.
Более сложные алгоритмы необходимы для обнаружения движения, когда сама камера панорамирует , или когда движение определенного объекта должно быть обнаружено в поле, содержащем другое, не относящееся к делу движение, например, картина, окруженная посетителями в художественной галерее . При панорамировании камеры модели, основанные на оптическом потоке, используются для различения кажущегося фонового движения, вызванного движением камеры, и движения независимо движущихся объектов. [10]
Фотодетекторы и элементы инфракрасного освещения могут поддерживать цифровые экраны для обнаружения движений рук и жестов с помощью алгоритмов машинного обучения. [11]
Многие современные датчики движения используют комбинации различных технологий. Хотя объединение нескольких технологий обнаружения в одном датчике может помочь снизить ложные срабатывания, это происходит за счет снижения вероятности обнаружения и повышения уязвимости. [ требуется цитата ] Например, многие датчики с двойной технологией объединяют в одном устройстве как датчик PIR, так и микроволновый датчик. Для обнаружения движения оба датчика должны сработать одновременно. [ требуется цитата ] Это снижает вероятность ложной тревоги, поскольку изменения тепла и света могут сработать (пассивный инфракрасный) PIR, но не микроволновый, или движущиеся ветки деревьев могут сработать микроволновый, но не PIR. Однако, если злоумышленник сможет обмануть PIR или микроволновый датчик, датчик не обнаружит его. [ требуется цитата ]
Часто технологию PIR используют в сочетании с другой моделью для обеспечения максимальной точности и снижения энергопотребления. [ необходима цитата ] PIR потребляет меньше энергии, чем излучающее микроволновое обнаружение, поэтому многие датчики откалиброваны таким образом, что при срабатывании PIR-датчика активируется микроволновый датчик. [ необходима цитата ] [ необходима цитата ] Если последний также обнаруживает нарушителя, то срабатывает сигнализация.
