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基于热释电红外传感器的人体定位系统研究

李等  
【摘要】:随着人们安全意识的提高,在各种应用领域内实现复杂的大范围监测和追踪任务的需求越来越高。而传统的摄像头采集图像信息经过复杂的运算实现监测的方式已经不能适应多变的环境,而且运算复杂度高,在需要大面积覆盖的领域应用成本过高。无线射频定位技术还未足够成熟,容易受到环境中其他射频设备的干扰,无法应对复杂环境。热释电红外传感器广泛应用于安防领域,技术相对成熟,使用成本低。热释电红外传感器是被动式的红外辐射接收元件,并不需要额外的红外发生装置,仅对有一定温度的热源敏感,使其能够适应复杂多变的环境。本文依托国家自然科学基金项目,研究了热释电红外传感器的相关特性,解决了由于传感器自身特性造成的在人体定位应用中的问题,设计了基于热释电红外传感器的人体定位系统。本文的主要工作为:首先,分析了红外辐射特性,通过研究热释电红外传感器的工作原理和内部结构,推算出传感器输出信号的幅度与距离的关系,并对传感器的探测范围进行了初步估算。其次,分析了热释电红外传感器在人体定位应用中存在的问题,提出通过传感器旋转形式扫描空间的方法实现定位,从而解决无法对静止的人体定位的问题。通过使用遮挡罩限制传感器视角的方式,使系统中单个传感器的分辨率更高,确保系统能够实现较高精度的人体定位。此外,设计了基于热释电红外传感器的人体定位系统。根据传感器的输出特性,设计信号处理电路和数据采集装置;设计了红外辐射信号采集节点,将传感器输出的电信号量化后经过无线模块发送到网关,最后上传至PC端处理。最后,通过分析传感器的输出信号特性,设计信号提取算法,将人体红外辐射信号从环境辐射的噪声中提取出来;研究了人体定位算法,实现对人体红外辐射信号的分析处理后得到人体定位坐标。


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