精確感知室內活動的方法及裝置製造方法
2023-06-05 23:27:01
精確感知室內活動的方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種精確感知室內活動的方法及裝置。該方法可包括：通過多個按預設規則布置的震動傳感器，接收室內地面的震動信號；根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置。本發明對室內活動的監測可在不打擾被監測人的前提下完成，還可解決被監測人隱私外洩的顧慮。
【專利說明】精確感知室內活動的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及到震動感知【技術領域】，特別是涉及到一種精確感知室內活動的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]現有技術中，如果要了解室內活動情況(通常是人的活動情況)，通常需要在人體上佩戴傳感設備，或者使用視頻監控設備。
[0003]佩戴傳感設備需要佩戴於人體才能正常使用，較為麻煩；而監控設備容易導致生活起居中的個人隱私外洩，識別計算複雜，目前不適合商業應用。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的為提供一種精確感知室內活動的方法，可對室內活動進行有效監測，方便實用。
[0005]本發明提出一種精確感知室內活動的方法，包括:
[0006]通過多個按預設規則布置的震動傳感器，接收室內地面的震動信號；
[0007]根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置。
[0008]優選地，所述根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置的步驟具體包括:
[0009]通過將各個震動傳感器中的震動信號進行移相解析、聲速校準處理，結合震動傳感器之間的固定距離，利用三角函數計算，獲取震動源的準確位置；所述震動傳感器設置3個以上，震動傳感器之間設置固定距離。
[0010]優選地，所述震動源為室內的被監測人體，所述震動信號為被監測人的步履信號，所述步履信號包括衝擊、步幅、步頻和/或左右對稱性。
[0011]優選地，所述方法之後還包括:
[0012]結合被監測人的位置、步履信號以及時間，分析被監測人的生活習慣。
[0013]優選地，所述方法之後還包括:
[0014]統計被監測人一定時間內的步履信號，分析步履信號的改變獲取被監測人的身體狀態改變信息；和/或，
[0015]統計建築物震動頻譜信息，根據震動頻譜信息的改變分析建築物的變化信息。
[0016]本發明還提出一種精確感知室內活動的裝置，包括:
[0017]震動感知模塊，用於通過多個按預設規則布置的震動傳感器，接收室內地面的震動信號；
[0018]位置分析模塊，用於根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置。
[0019]優選地，所述位置分析模塊具體用於:
[0020]通過將各個震動傳感器中的震動信號進行移相解析、聲速校準處理，結合震動傳感器之間的固定距離，利用三角函數計算，獲取震動源的準確位置；所述震動傳感器設置3個以上，震動傳感器之間設置固定距離。
[0021]優選地，所述震動源為室內的被監測人體，所述震動信號為被監測人的步履信號，所述步履信號包括衝擊、步幅、步頻和/或左右對稱性。
[0022]優選地，所述裝置還包括:
[0023]習慣分析模塊，用於結合被監測人的位置、步履信號以及時間，分析被監測人的生活習慣。
[0024]優選地，所述裝置還包括:
[0025]統計分析模塊，用於統計被監測人一定時間內的步履信號，分析步履信號的改變獲取被監測人的身體狀態改變信息；和/或，統計建築物震動頻譜信息，根據震動頻譜信息的改變分析建築物的變化信息。
[0026]本發明可通過被監測人的步履信號(衝擊強度、步幅、步頻和/或左右對稱性等)反映人的精神與健康狀況；還通過步履對地面衝擊所造成的震動的改變，反映建築物本身一些長期而緩慢的變化；並且，可通過日常室內活動位置的記錄與觀察，可以對被監測人生活起居、日常習慣有一個較為詳細的記錄；而上述均可在不打擾被監測人的前提下完成，還可解決被監測人隱私外洩的顧慮，比如被監測人面孔、身形、行為等隱私。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明精確感知室內活動的方法一實施例中的步驟流程示意圖；
[0028]圖2是本發明精確感知室內活動的方法另一實施例中的步驟流程示意圖；
[0029]圖3是本發明精確感知室內活動的方法又一實施例中的步驟流程示意圖；
[0030]圖4是本發明精確感知室內活動的裝置一實施例中的結構示意圖；
[0031]圖5是本發明精確感知室內活動的裝置另一實施例中的結構示意圖；
[0032]圖6是本發明精確感知室內活動的裝置又一實施例中的結構示意圖。
[0033]本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0034]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0035]參照圖1，提出本發明一種精確感知室內活動的方法一實施例。該方法可包括:
[0036]步驟S11、通過多個按預設規則布置的震動傳感器，接收室內地面的震動信號；
[0037]步驟S12、根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置。
[0038]上述精確感知室內活動的方法，可通過距離相對固定的多個震動傳感器傳感室內地面由步行等活動引起的震動，可針對不同位置的震動傳感器上震動信號相位分析，可精確定位震動源(比如被監測人)在室內的移動情況，從而感知被監測人的活動狀態以及生活習慣等信息。
[0039]上述震動源可為室內的被監測人體，上述震動信號可為被監測人的步履信號，上述步履/[目號可包括衝擊、步幅、步頻和/或左右對稱性等。
[0040]上述貼地設置的震動傳感器可靈敏地感知人類行走、室外卡車經過、物體墜地、關門上鎖等造成的輕微震動，而步履的傳感可以通過數學建模得以實現，雖然鞋子、精神狀態對行走造成衝擊有很大影響，但是房屋的基本結構和體重等因素的穩定性會使得行走產生一些明顯可辨識的特徵。
[0041]在本實施例中，上述震動傳感器可設置有3個以上，各個震動傳感器之間設置固定距離；通過將各個震動傳感器中的震動信號進行移相解析、聲速校準處理，由此可實現類似B超的接收掃描；同時，結合震動傳感器之間的固定距離，利用三角函數計算，獲取震動源的準確位置。在本發明一具體實例中，比如可通過對排成一行且距離固定的5個傳感器收到的信號進行不同的延時擬合，可以實現接近180度範圍的扇形掃瞄偵聽，掃描面內的每一個分辨單元對於不同傳感器都有特殊而固定的延時特徵，所以，不同延時的信號擬合可以完整地顯示掃描面的震動情形，震動源所在的分辨單元會呈現高信號振幅，其它單元則表現寂靜，就如同相控陣列B超掃描的接收一樣，可以用圖像形式清晰反映掃瞄扇面的回波情況，從而可獲取震動源的準確位置。
[0042]參照圖2，在本發明另一實施例中，上述步驟S12之後還可包括:
[0043]步驟S13、結合被監測人的位置、步履信號以及時間，分析被監測人的生活習慣。
[0044]上述多個距離相對固定的震動傳感器緊貼地面設置，可感知地面的震動以及獲取震動源的位置，並通過對被監測人步履信號的識別，可以啟動追蹤，通過步履信號在不同傳感器上的信號的相位差分析，可以精確判斷被監測人當前所走動的位置，將位置信息與步履信號以及時間背景結合分析，可以獲取被監測對象的日常起居習慣以及生活狀態等。
[0045]參照圖3，在本發明又一實施例中，上述步驟S12之後還可包括:
[0046]步驟S14、統計被監測人一定時間內的步履信號，分析步履信號的改變獲取被監測人的身體狀態改變信息；和/或，
[0047]步驟S15、統計建築物震動頻譜信息，根據震動頻譜信息的改變分析建築物的變化信息。
[0048]上述通過對被監測人步履信號的識別，可以長期觀察被監測人步履信號的緩慢改變獲取其健康信息。並且，還可通過建築物震動頻譜的改變，可以獲取建築物的一些緩慢而長期的變化信息。在本發明的一具體實例中，比如被監測者中風前左腳的麻木導致其步履特徵在短時間內明顯改變，由以前的左右均衡改變為左腳拖行，左腳著地產生的衝擊減弱，左腳步幅變小，左腳邁步頻率變底，左右腳的差異明顯擴大，可以據此提醒注意；再比如，關門引起的震動很少發生劇烈變化，其關門後的超低頻震動的頻譜跟建築物的結構及溫度有關，可通過長期數據的總結，可以建立初始常態的震動模型，如果發生緩慢而長期的變化，這種超低頻譜的變化可以量化反映建築物的老化過程。
[0049]上述精確感知室內活動的方法，可通過被監測人的步履信號(衝擊強度、步幅、步頻和/或左右對稱性等)反映人的精神與健康狀況；還通過步履對地面衝擊所造成的震動的改變，反映建築物本身一些長期而緩慢的變化；並且，可通過日常室內活動位置的記錄與觀察，可以對被監測人生活起居、日常習慣有一個較為詳細的記錄；而上述均可在不打擾被監測人的前提下完成，還可解決被監測人隱私外洩的顧慮，比如被監測人面孔、身形、行為等隱私。
[0050]參照圖4，提出本發明一種精確感知室內活動的裝置20—實施例。該裝置20可包括:震動感知模塊21以及位置分析模塊22 ;該震動感知模塊21，用於通過多個按預設規則布置的震動傳感器，接收室內地面的震動信號；該位置分析模塊22，用於根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置。
[0051 ] 上述精確感知室內活動的裝置20，可通過距離相對固定的多個震動傳感器傳感室內地面由步行等活動引起的震動，可針對不同位置的震動傳感器上震動信號相位分析，可精確定位震動源(比如被監測人)在室內的移動情況，從而感知被監測人的活動狀態以及生活習慣等信息。
[0052]上述震動源可為室內的被監測人體，上述震動信號可為被監測人的步履信號，上述步履/[目號可包括衝擊、步幅、步頻和/或左右對稱性等。
[0053]上述貼地設置的震動傳感器可靈敏地感知人類行走、室外卡車經過、物體墜地、關門上鎖等造成的輕微震動，而步履的傳感可以通過數學建模得以實現，雖然鞋子、精神狀態對行走造成衝擊有很大影響，但是房屋的基本結構和體重等因素的穩定性會使得行走產生一些明顯可辨識的特徵。
[0054]在本實施例中，上述震動傳感器可設置有3個以上，各個震動傳感器之間設置固定距離；上述位置分析模塊22可通過將各個震動傳感器中的震動信號進行移相解析、聲速校準處理，由此可實現類似B超的接收掃描；同時，結合震動傳感器之間的固定距離，利用三角函數計算，獲取震動源的準確位置。在本發明一具體實例中，比如可通過對排成一行且距離固定的5個傳感器收到的信號進行不同的延時擬合，可以實現接近180度範圍的扇形掃瞄偵聽，掃描面內的每一個分辨單元對於不同傳感器都有特殊而固定的延時特徵，所以，不同延時的信號擬合可以完整地顯示掃描面的震動情形，震動源所在的分辨單元會呈現高信號振幅，其它單元則表現寂靜，就如同相控陣列B超掃描的接收一樣，可以用圖像形式清晰反映掃瞄扇面的回波情況，從而可獲取震動源的準確位置。
[0055]參照圖5，在本發明另一實施例中，上述裝置20還可包括:習慣分析模塊23，用於結合被監測人的位置、步履信號以及時間，分析被監測人的生活習慣。
[0056]上述多個距離相對固定的震動傳感器緊貼地面設置，可感知地面的震動以及獲取震動源的位置，並通過對被監測人步履信號的識別，可以啟動追蹤，通過步履信號在不同傳感器上的信號的相位差分析，可以精確判斷被監測人當前所走動的位置，將位置信息與步履信號以及時間背景結合分析，可以獲取被監測對象的日常起居習慣以及生活狀態等。
[0057]參照圖6，在本發明又一實施例中，上述裝置20還可包括:統計分析模塊24，用於統計被監測人一定時間內的步履信號，分析步履信號的改變獲取被監測人的身體狀態改變信息；統計建築物震動頻譜信息，根據震動頻譜信息的改變分析建築物的變化信息。
[0058]上述通過對被監測人步履信號的識別，可以長期觀察被監測人步履信號的緩慢改變獲取其健康信息。並且，還可通過建築物震動頻譜的改變，可以獲取建築物的一些緩慢而長期的變化信息。在本發明的一具體實例中，比如被監測者中風前左腳的麻木導致其步履特徵在短時間內明顯改變，由以前的左右均衡改變為左腳拖行，左腳著地產生的衝擊減弱，左腳步幅變小，左腳邁步頻率變底，左右腳的差異明顯擴大，可以據此提醒注意；再比如，關門引起的震動很少發生劇烈變化，其關門後的超低頻震動的頻譜跟建築物的結構及溫度有關，可通過長期數據的總結，可以建立初始常態的震動模型，如果發生緩慢而長期的變化，這種超低頻譜的變化可以量化反映建築物的老化過程。
[0059]上述精確感知室內活動的裝置20，可通過被監測人的步履信號(衝擊、步幅、步頻和/或左右對稱性等)反映人的精神與健康狀況；還通過步履對地面衝擊所造成的震動的改變，反映建築物本身一些長期而緩慢的變化；並且，可通過日常室內活動位置的記錄與觀察，可以對被監測人生活起居、日常習慣有一個較為詳細的記錄；而上述均可在不打擾被監測人的前提下完成，還可解決被監測人隱私外洩的顧慮，比如被監測人面孔、身形、行為等隱私。
[0060]以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種精確感知室內活動的方法，其特徵在於，包括: 通過多個按預設規則布置的震動傳感器，接收室內地面的震動信號； 根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置。
2.根據權利要求1所述的精確感知室內活動的方法，其特徵在於，所述根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置的步驟具體包括: 通過將各個震動傳感器中的震動信號進行移相解析、聲速校準處理，結合震動傳感器之間的固定距離，利用三角函數計算，獲取震動源的準確位置；所述震動傳感器設置3個以上，震動傳感器之間設置固定距離。
3.根據權利要求1或2所述的精確感知室內活動的方法，其特徵在於，所述震動源為室內的被監測人體，所述震動信號為被監測人的步履信號，所述步履信號包括衝擊強度、步幅、步頻和/或左右對稱性。
4.根據權利要求3所述的精確感知室內活動的方法，其特徵在於，所述方法之後還包括: 結合被監測人的位置、步履信號以及時間，分析被監測人的生活習慣。
5.根據權利要求3所述的精確感知室內活動的方法，其特徵在於，所述方法之後還包括: 統計被監測人一定時間內的步履信號，分析步履信號的改變獲取被監測人的身體狀態改變信息；和/或， 統計建築物震動頻譜信息，根據震動頻譜信息的改變分析建築物的變化信息。
6.一種精確感知室內活動的裝置，其特徵在於，包括: 震動感知模塊，用於通過多個按預設規則布置的震動傳感器，接收室內地面的震動信號; 位置分析模塊，用於根據同一震動源的震動信號在不同震動傳感器中的相位差，判斷震動源的位置。
7.根據權利要求6所述的精確感知室內活動的裝置，其特徵在於，所述位置分析模塊具體用於: 通過將各個震動傳感器中的震動信號進行移相解析、聲速校準處理，結合震動傳感器之間的固定距離，利用三角函數計算，獲取震動源的準確位置；所述震動傳感器設置3個以上，震動傳感器之間設置固定距離。
8.根據權利要求6或7所述的精確感知室內活動的裝置，其特徵在於，所述震動源為室內的被監測人體，所述震動信號為被監測人的步履信號，所述步履信號包括衝擊強度、步幅、步頻和/或左右對稱性。
9.根據權利要求8所述的精確感知室內活動的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 習慣分析模塊，用於結合被監測人的位置、步履信號以及時間，分析被監測人的生活習慣。
10.根據權利要求8所述的精確感知室內活動的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 統計分析模塊，用於統計被監測人一定時間內的步履信號，分析步履信號的改變獲取被監測人的身體狀態改變信息；和/或，統計建築物震動頻譜信息，根據震動頻譜信息的改變分析建築物的變化信息。
【文檔編號】A61B5/11GK103558851SQ201310478595
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】楊松 申請人:楊松