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基于红外热释电传感器网络的动态定位技术研究

作　者: 刘云武
导　师: 杨卫
学　校: 中北大学
专　业: 电路与系统
关键词: 热释电传感器动态系统区域检测目标定位
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

由于热释电型传感器具有被动探测特性，而且价格低廉、灵敏度高，因此在家用电器控制以及防入侵报警系统等方面应用广泛。本文主要是基于热释电红外传感器网络的动态定位系统设计与实现。该系统可对大范围区域进行检测并对进入传感器网络检测区域的目标进行定位。通过动态使用热释电传感器，实现了热释电传感器从静态的线域探测到大区域的面域探测，解决了静态下热释电传感器无法检测径向运动目标以及静止目标的问题。本文首先根据红外辐射特性以及热释电传感器工作原理，组建了动态热释电红外传感器探测系统，实现大范围区域目标探测；其次，通过系统分析研究目标红外信号特征（包括静态下和动态下目标信号特征），并结合动态系统特性，利用背景图像差分法及帧间差分法给出目标方位；最后，针对单节点目标定位的不足，提出了多节点动态传感器网络目标定位技术方案，给出了四节点传感器网络目标定位算法，并通过实验数据采集以及上位机软件仿真验证了多节点目标定位算法的有效性和准确性。与常规使用热释电传感器相比，利用动态热释电传感器网络实现对运动目标的定位极大的扩展了其探测性能和范围，也为其在探测和跟踪领域的应用打下了坚实基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-14
  1.3 本文工作及安排  14-15
2 红外辐射及热释电传感器信号产生原理  15-21
  2.1 红外辐射特性  15-16
  2.2 热释电效应以及热释电传感器原理  16-18
    2.2.1 热释电效应  16
    2.2.2 热释电传感器的工作原理及特性  16-18
  2.3 热释电传感器人体信号产生原理  18-20
  2.4 本章小结  20-21
3 系统总体设计  21-30
  3.1 目标定位系统单元组成及工作原理  21
  3.2 目标定位系统单元的模块化设计  21-30
    3.2.1 传感器及光学模块  21-24
    3.2.2 动态装置模块  24-25
    3.2.3 模拟信号处理模块  25-27
    3.2.4 数字信号处理模块  27-28
    3.2.5 无线收发模块  28
    3.2.6 电源模块  28-30
4 目标红外信号的采集与分析  30-37
  4.1 人体热释电信号特征参数  30-31
  4.2 静态 PIR 目标（人体）运动实验  31-33
    4.2.1 目标（人体）运动方向对传感器探测敏感程度影响实验  31-32
    4.2.2 目标（人体）运动速度信号实验  32
    4.2.3 目标（人体）距探测传感器距离差异信号实验  32-33
  4.3 动态 PIR 目标信号运动实验  33-36
    4.3.1 动态下红外热释电传感器目标信号研究  33-34
    4.3.2 动态下热释电背景信号采集实验及分析  34-35
    4.3.3 动态下热释电目标信号的采集及分析  35-36
  4.4 本章小结  36-37
5 单节点阵列目标测向技术研究  37-45
  5.1 动态下热释电传感器阵列特性研究  37-38
    5.1.1 转盘的转动方式  37
    5.1.2 转盘的转速  37-38
  5.2 单节点阵列目标测向算法设计及实现  38-44
    5.2.1 背景图像差分法判断目标有无  39-40
    5.2.2 帧间差分法给出目标角度  40-42
    5.2.3 软件设计  42-43
    5.2.4 试验测试  43-44
  5.3 本章小结  44-45
6 热释电传感器网络目标定位技术研究  45-61
  6.1 热释电传感器节点网络布局的研究  45-49
  6.2 无线热释电传感器网络  49-51
  6.3 四节点最小感知单元网络定位算法  51-56
  6.4 四节点网络定位实验及验证  56-60
  6.5 本章小结  60-61
7 总结与展望  61-62
  7.1 本文研究总结  61
  7.2 展望  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  66-67
致谢  67-68

基于红外热释电传感器网络的动态定位技术研究

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