超聲波方式的無線動作識別方法及其裝置的製作方法
2023-12-10 00:38:31 1
專利名稱：超聲波方式的無線動作識別方法及其裝置的製作方法
超聲波方式的無線動作識別方法及其裝置[技術領域]
本發明涉及一種大型目標的無線動作識別方法，尤其涉及一種超聲波方式的無線動作識別方法及其裝置。[背景技術]
動作識別是當前研究的重要方向之一，在智能監控、運動分析等領域有著廣泛的應用前景。目前，已經出現了多種多樣的動作識別方法及設備。中國專利申請號 200810232110. 5公開了一種視角無關的動作識別方法，採用的是視覺監控與識別技術； 中國專利申請號2009100(^876. 9公開了一種三維動作識別方法與系統，主要利用運動傳感器提取目標的信息，並通過資料庫比較來實現目標動作的識別；中國專利申請號 200310109070. 2公開了一種紅外目標檢測跟蹤與識別系統，主要是利用紅外技術獲取圖像信息，並通過數位訊號處理器DSP板卡對目標進行跟蹤和識別。以上幾種識別方法儘管有效，但各自均存在一定的局限性，如視覺方法的動作識別方法複雜程度高，抗幹擾性差等。
中國專利申請號200480044281. 5公開了一種用於探測目標運動的超聲波方法和設備，主要是採用超聲圖像掃描裝置獲取目標的三維數據集，並將其分成多個體積單元，通過計算不同時間短上的體積變化來獲得目標對應時間的層位信息。該方法應用範圍相對窄，主要適用於探測心室和心房的收縮運動信息，而且複雜程度高，系統運算處理工作量大。[發明內容]
本發明要解決的技術問題是提供一種超聲波方式的無線動作識別方法，降低動作識別系統的複雜程度，提高動作識別系統的穩定性和抗幹擾性，適於大型目標的動作識別。
本發明要解決的另一個技術問題是提供一種用於大型目標動作識別的無線動作識別裝置。
對於超聲波方式的無線動作識別方法，本發明採用的技術方案是，一種超聲波方式的無線動作識別方法，包括以下步驟
(1)在被測目標的周圍分別設置X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源、Z方向超聲波發射源，並將超聲波識別與檢測裝置與被測目標的識別點綁定；X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源、Z方向超聲波發射源分別位於等邊三角形的三個頂點；
(》X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源和Z方向超聲波發射源分別發出不同頻率的超聲波，且超聲波在介質中分別指向坐標軸的原點，且有著相同的傳播速度；
(3)超聲波識別與檢測裝置內置的超聲波傳感器採集到X方向、Y方向和Z方向的超聲波信號；
(4)將採集到的超聲波信號放大；
(5)分別對放大後的X方向、Y方向和Z方向的超聲波信號進行濾波處理，獲得濾波後的超聲波信號；濾波的中心頻率分別與X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源和Z方向超聲波發射源發出的超聲波頻率相同；
(6)分別對濾波後的X方向、Y方向和Z方向的超聲波信號進行整形，得到標準的矩形波；
(7)分別檢測出X方向、Y方向和Z方向的超聲波周期數據；
(8)採用無線通訊方式將獲得的超聲波數據傳送至上位機系統；
(9)綜合處理X、Y、Z三個方向超聲波的周期數據，即可得到識別點運動的速度、位移和加速度等信息；
(10)採用上述相同步驟，在大型設備的其它識別點上設置相同的超聲波檢測與識別裝置，獲得其它識別點的速度、位移、加速度等運動信息，從而綜合得到大型設備的整體動作信息。
作為優選，上述的超聲波識別與檢測裝置被動接受來自X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源和Z方向超聲波發射源的超聲波，主動識別超聲波信號後並發送出去。
作為優選，上述步驟(7)中周期檢測是利用矩形波的上升沿觸發計時器，從而分別測得X方向、Y方向和Z方向上的超聲波信號的周期。
作為優選，上述步驟(8)採用的無線通訊方式可以是無線電波或微波或藍牙或紅外線無線通訊方式。
對於用於大型目標動作識別的無線動作識別裝置，本發明採用的技術方案是，一種超聲波方式的無線動作識別裝置，包括X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源、Z方向超聲波發射源和超聲波識別與檢測裝置。
作為優選，超聲波識別與檢測裝置包括超聲波傳感器、前放電路、第一帶通濾波器、第二帶通濾波器、第三帶通濾波器、第一整形電路、第二整形電路、第三整形電路、第一周期檢測電路、第二周期檢測電路、第三周期檢測電路和無線發送裝置。
作為優選，超聲波傳感器與前放電路連接，前放電路分別與第一帶通濾波器、第二帶通濾波器和第三帶通濾波器連接；第一帶通濾波器與第一整形電路、第一周期檢測電路串接，第二帶通濾波器與第二整形電路、第二周期檢測電路串接，第三帶通濾波器與第三整形電路、第三周期檢測電路串接；第一周期檢測電路、第二周期檢測電路、第三周期檢測電路與無線發送裝置連接。
作為優選，無線發送裝置採用無線電波或微波或藍牙或紅外線無線通訊方式。
本發明的有益效果是
本發明所提供的適於大型目標的無線動作識別方法及其裝置，是基於被動接收， 主動識別的原理。因此，被識別目標之間幾乎不存在相互間的幹擾，系統可同時進行多個目標識別，沒有理論識別上限；系統參用的坐標系是靜止坐標系，所有的運動參數都是同一個坐標系，因此，運動參數的計算速度快，大大縮減了系統處理的工作量，有利於系統的快速響應，適合廣泛應用於大型設備等的智能監控、運動分析等多個領域。[
]
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖1為本發明的超聲波發射源分布示意圖。
圖2為本發明的超聲波識別與檢測裝置結構示意圖。[具體實施方式
]
結合圖1和圖2，以下介紹超聲波方式對大型設備的無線動作識別方法的具體實施方式
。
如圖1所示，將超聲波識別與檢測裝置1與大型設備綁定，並在大型設備的周圍放置X方向超聲波發射源2、Y方向超聲波發射源3、Z方向超聲波發射源4，他們分別為三束不同發射頻率的超聲波發射裝置，且超聲波在介質中分別指向三維坐標軸的原點，且有著相同的傳播速度V，他們的發射出的超聲波頻率分別為fx、fy、fz。
在圖2中，超聲波傳感器11採集到超聲波信號，經前放電路12信號放大處理後， 由帶通濾波器13、帶通濾波器14、帶通濾波器15分別對X方向、Y方向和Y方向的三路超聲波信號進行濾波處理，獲得濾波後的超聲波信號。其中帶通濾波器13、帶通濾波器14、帶通濾波器15的中心頻率分別與X方向超聲波發射源2、Y方向超聲波發射源3和Z方向超聲波發射源4發出的超聲波頻率相同。
整形電路16、整形電路17、整形電路18分別對濾波後的X方向、Y方向和Y方向的三路超聲波信號進行整形，得到標準的矩形波。
利用矩形波的上升沿觸發計時器的方式，周期檢測電路19、周期檢測電路20、周期檢測電路21分別檢測出X方向、Y方向和Y方向的超聲波周期數據Tx、Ty、Tz。然後通過無線發送裝置22將獲得的超聲波數據傳送至上位機系統。
無線發送裝置視測試地的無線通信條件，可以分別採用無線電波或微波或藍牙或紅外線無線通訊方式。
按上述相同方法，在大型設備的設置其它識別點也綁定有同樣的超聲波檢測與識別裝置1，從而獲得其它識別點的超聲波數據。
超聲波數據處理方法
根據都卜勒效應的原理，可以計算得到運動目標在X、Y、Z Vy、Vz。
權利要求
1.一種超聲波方式的無線動作識別方法，適於大型目標的動作識別，其特徵在於，包括以下步驟(1)在被測目標的周圍分別設置X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源、Z方向超聲波發射源，並將超聲波識別與檢測裝置與被測目標的識別點綁定；所述X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源、Z方向超聲波發射源分別位於等邊三角形的三個頂點；(2)x方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源和Z方向超聲波發射源分別發出不同頻率的超聲波，且超聲波在介質中分別指向坐標軸的原點，且有著相同的傳播速度；(3)超聲波識別與檢測裝置內置的超聲波傳感器採集到X方向、Y方向和Z方向的超聲波信號；(4)將採集到的超聲波信號放大；(5)分別對放大後的X方向、Y方向和Z方向的超聲波信號進行濾波處理，獲得濾波後的超聲波信號；濾波所採用的中心頻率分別與X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源和 Z方向超聲波發射源發出的超聲波頻率相同；(6)分別對濾波後的X方向、Y方向和Z方向的超聲波信號進行整形，得到標準的矩形波；(7)分別檢測出X方向、Y方向和Z方向的超聲波周期數據；(8)採用無線通訊方式將獲得的超聲波數據傳送至上位機系統；(9)綜合處理X、Y、Z三個方向超聲波的周期數據，即可得到識別點運動的速度、位移和加速度等信息；(10)採用上述相同步驟，在大型設備的其它識別點上設置相同的超聲波檢測與識別裝置，獲得其它識別點的速度、位移、加速度等運動信息，從而綜合得到大型設備的整體動作 fn息ο
2.根據權利要求1所述的無線動作識別方法，其特徵在於，所述的超聲波識別與檢測裝置被動接受來自X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源和Z方向超聲波發射源的超聲波，主動識別超聲波信號後並發送出去。
3.根據權利要求1所述的無線動作識別方法，其特徵在於，所述步驟(7)中周期檢測是利用矩形波的上升沿觸發計時器，從而分別測得X方向、Y方向和Z方向上的超聲波信號的周期。
4.根據權利要求1所述的無線動作識別方法，其特徵在於，所述步驟(8)採用的無線通訊方式是無線電波或微波或藍牙或紅外線無線通訊方式。
5.一種超聲波方式的無線動作識別裝置，其特徵在於，包括X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源、Z方向超聲波發射源和超聲波識別與檢測裝置。
6.根據權利要求5所述的無線動作識別裝置，其特徵在於，所述的超聲波識別與檢測裝置包括超聲波傳感器、前放電路、第一帶通濾波器、第二帶通濾波器、第三帶通濾波器、第一整形電路、第二整形電路、第三整形電路、第一周期檢測電路、第二周期檢測電路、第三周期檢測電路和無線發送裝置。
7.根據權利要求6所述的無線動作識別裝置，其特徵在於，所述的超聲波傳感器與前放電路連接，所述前放電路分別與第一帶通濾波器、第二帶通濾波器和第三帶通濾波器連接；所述第一帶通濾波器與第一整形電路、第一周期檢測電路串接，所述第二帶通濾波器與第二整形電路、第二周期檢測電路串接，所述第三帶通濾波器與第三整形電路、第三周期檢測電路串接；所述第一周期檢測電路、第二周期檢測電路、第三周期檢測電路與無線發送裝置連接。
8.根據權利要求6-7任何一項所述的無線動作識別裝置，其特徵在於，所述無線發送裝置採用無線電波或微波或藍牙或紅外線無線通訊方式。
全文摘要
本發明公開了一種超聲波方式的無線動作識別方法及其裝置。其裝置包括X方向超聲波發射源、Y方向超聲波發射源和Z方向超聲波發射源和超聲波識別與檢測裝置。其方法是基於被動接收、主動識別原理，將超聲波識別與檢測裝置與被測目標的識別點綁定，X方向、Y方向和Z方向3隻超聲波發射源分別發出不同頻率的超聲波，由超聲波識別與檢測裝置接收後濾波、整形和測算周期，然後發送到上位機系統數據處理，即可得到識別點運動的速度、位移和加速度等信息。其優點是，被識別目標之間幾乎不存在相互間的幹擾，系統可同時進行多個目標識別，所有的運動參數都是同一個坐標系，運動參數的計算速度快，適合於大型設備等的智能監控、運動分析等多個領域。
文檔編號G01S15/58GK102508250SQ201110330360
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者劉思楊, 張軍, 牛濤, 王略志, 陳擁權 申請人:合肥寰景信息技術有限公司