CN102508250B - 超声波方式的无线动作识别方法 - Google Patents

超声波方式的无线动作识别方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102508250B
CN102508250B CN 201110330360 CN201110330360A CN102508250B CN 102508250 B CN102508250 B CN 102508250B CN 201110330360 CN201110330360 CN 201110330360 CN 201110330360 A CN201110330360 A CN 201110330360A CN 102508250 B CN102508250 B CN 102508250B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasound wave
emissive source
directions
recognition
ultrasonic wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201110330360
Other languages
English (en)
Other versions
CN102508250A (zh
Inventor
陈拥权
刘思杨
牛涛
王略志
张军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Shuanghuan Driveline Co ltd
Original Assignee
Hefei Huanjing Information Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Huanjing Information Technology Co Ltd filed Critical Hefei Huanjing Information Technology Co Ltd
Priority to CN 201110330360 priority Critical patent/CN102508250B/zh
Publication of CN102508250A publication Critical patent/CN102508250A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102508250B publication Critical patent/CN102508250B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超声波方式的无线动作识别方法及其装置。其装置包括X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源和Z方向超声波发射源和超声波识别与检测装置。其方法是基于被动接收、主动识别原理，将超声波识别与检测装置与被测目标的识别点绑定，X方向、Y方向和Z方向3只超声波发射源分别发出不同频率的超声波，由超声波识别与检测装置接收后滤波、整形和测算周期，然后发送到上位机系统数据处理，即可得到识别点运动的速度、位移和加速度等信息。其优点是，被识别目标之间几乎不存在相互间的干扰，系统可同时进行多个目标识别，所有的运动参数都是同一个坐标系，运动参数的计算速度快，适合于大型设备等的智能监控、运动分析等多个领域。

Description

超声波方式的无线动作识别方法
[技术领域]
本发明涉及一种大型目标的无线动作识别方法，尤其涉及一种超声波方式的无线动作识别方法及其装置。 
[背景技术]
动作识别是当前研究的重要方向之一，在智能监控、运动分析等领域有着广泛的应用前景。目前，已经出现了多种多样的动作识别方法及设备。中国专利申请号200810232110.5公开了一种视角无关的动作识别方法，采用的是视觉监控与识别技术；中国专利申请号200910002876.9公开了一种三维动作识别方法与系统，主要利用运动传感器提取目标的信息，并通过数据库比较来实现目标动作的识别；中国专利申请号200310109070.2公开了一种红外目标检测跟踪与识别系统，主要是利用红外技术获取图像信息，并通过数字信号处理器DSP板卡对目标进行跟踪和识别。以上几种识别方法尽管有效，但各自均存在一定的局限性，如视觉方法的动作识别方法复杂程度高，抗干扰性差等。 
中国专利申请号200480044281.5公开了一种用于探测目标运动的超声波方法和设备，主要是采用超声图像扫描装置获取目标的三维数据集，并将其分成多个体积单元，通过计算不同时间短上的体积变化来获得目标对应时间的层位信息。该方法应用范围相对窄，主要适用于探测心室和心房的收缩运动信息，而且复杂程度高，系统运算处理工作量大。 
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种超声波方式的无线动作识别方法，降低动作识别系统的复杂程度，提高动作识别系统的稳定性和抗干扰性，适于大型目标的动作识别。 
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种用于大型目标动作识别的无线动作识别装置。 
对于超声波方式的无线动作识别方法，本发明采用的技术方案是，一种超声波方式的无线动作识别方法，包括以下步骤： 
(1)在被测目标的周围分别设置X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源、Z方向超声波发射源，并将超声波识别与检测装置与被测目标的识别点绑定；X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源、Z方向超声波发射源分别位于等边三角形的三个顶点； 
(2)X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源和Z方向超声波发射源分别发出不同频率的超声波，且超声波在介质中分别指向坐标轴的原点，且有着相同的传播速度； 
(3)超声波识别与检测装置内置的超声波传感器采集到X方向、Y方向和Z方向的超声波信号； 
(4)将采集到的超声波信号放大； 
(5)分别对放大后的X方向、Y方向和Z方向的超声波信号进行滤波处理，获得滤波后的超声波信号；滤波的中心频率分别与X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源和Z方向超声波发射源发出的超声波频率相同； 
(6)分别对滤波后的X方向、Y方向和Z方向的超声波信号进行整形，得到标准的矩形波； 
(7)分别检测出X方向、Y方向和Z方向的超声波周期数据； 
(8)采用无线通讯方式将获得的超声波数据传送至上位机系统； 
(9)综合处理X、Y、Z三个方向超声波的周期数据，即可得到识别点运动的速度、位移和加速度信息； 
(10)采用上述相同步骤，在被测目标的其它识别点上设置相同的超声波检测与识别装置，获得其它识别点的速度、位移、加速度运动信息，从而综合得到被测目标的整体动作信息。 
作为优选，上述的超声波识别与检测装置被动接受来自X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源和Z方向超声波发射源的超声波，主动识别超声波信号后并发送出去。 
作为优选，上述步骤(7)中周期检测是利用矩形波的上升沿触发计时器，从而分别测得X方向、Y方向和Z方向上的超声波信号的周期。 
作为优选，上述步骤(8)采用的无线通讯方式可以是无线电波或红外线无线通讯方式。 
对于用于大型目标动作识别的无线动作识别装置，本发明采用的技术方案是，一种超声波方式的无线动作识别装置，包括X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源、Z方向超声波发射源和超声波识别与检测装置。 
作为优选，超声波识别与检测装置包括超声波传感器、前放电路、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器、第一整形电路、第二整形电路、第三整形电路、第一周期检测电路、第二周期检测电路、第三周期检测电路和无线发送装置。 
作为优选，超声波传感器与前放电路连接，前放电路分别与第一带通滤波 器、第二带通滤波器和第三带通滤波器连接；第一带通滤波器与第一整形电路、第一周期检测电路串接，第二带通滤波器与第二整形电路、第二周期检测电路串接，第三带通滤波器与第三整形电路、第三周期检测电路串接；第一周期检测电路、第二周期检测电路、第三周期检测电路与无线发送装置连接。 
作为优选，无线发送装置采用无线电波或微波或蓝牙或红外线无线通讯方式。 
本发明的有益效果是： 
本发明所提供的适于大型目标的无线动作识别方法及其装置，是基于被动接收，主动识别的原理。因此，被识别目标之间几乎不存在相互间的干扰，系统可同时进行多个目标识别，没有理论识别上限；系统参用的坐标系是静止坐标系，所有的运动参数都是同一个坐标系，因此，运动参数的计算速度快，大大缩减了系统处理的工作量，有利于系统的快速响应，适合广泛应用于大型设备等的智能监控、运动分析等多个领域。 
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 
图1为本发明的超声波发射源分布示意图。 
图2为本发明的超声波识别与检测装置结构示意图。 
[具体实施方式]
结合图1和图2，以下介绍超声波方式对大型设备的无线动作识别方法的具体实施方式。 
如图1所示，将超声波识别与检测装置1与大型设备绑定，并在大型设备的周围放置X方向超声波发射源2、Y方向超声波发射源3、Z方向超声波发射源4，他们分别为三束不同发射频率的超声波发射装置，且超声波在介质中分别 指向三维坐标轴的原点，且有着相同的传播速度V，他们的发射出的超声波频率分别为fx、fy、fz。 
在图2中，超声波传感器11采集到超声波信号，经前放电路12信号放大处理后，由带通滤波器13、带通滤波器14、带通滤波器15分别对X方向、Y方向和Y方向的三路超声波信号进行滤波处理，获得滤波后的超声波信号。其中带通滤波器13、带通滤波器14、带通滤波器15的中心频率分别与X方向超声波发射源2、Y方向超声波发射源3和Z方向超声波发射源4发出的超声波频率相同。 
整形电路16、整形电路17、整形电路18分别对滤波后的X方向、Y方向和Y方向的三路超声波信号进行整形，得到标准的矩形波。 
利用矩形波的上升沿触发计时器的方式，周期检测电路19、周期检测电路20、周期检测电路21分别检测出X方向、Y方向和Y方向的超声波周期数据Tx、Ty、Tz。然后通过无线发送装置22将获得的超声波数据传送至上位机系统。 
无线发送装置视测试地的无线通信条件，可以分别采用无线电波或微波或蓝牙或红外线无线通讯方式。 
按上述相同方法，在大型设备的设置其它识别点也绑定有同样的超声波检测与识别装置1，从而获得其它识别点的超声波数据。 
超声波数据处理方法： 
根据多普勒效应的原理，可以计算得到运动目标在X、Y、Z三个方向上的速度Vx、Vy、Vz。 
v x = ( 1 - 1 Tx · fx ) V - - - ( 1 )
v y = ( 1 - 1 Ty · fy ) V - - - ( 2 )
v z = ( 1 - 1 Tz · fz ) V - - - ( 3 )
以时间Δt为时间间隔对被检测物体的速度进行抽样检测，近似认为在Δt的时间区段内，物体是以匀速运动的。因此，在此时间区段内，它的位移ΔP为： 
ΔP [ ΔPx , ΔPy , ΔPz ] = V · Δt = [ ( 1 - 1 Tx · fx ) · V · Δt , ( 1 - 1 Ty · fy ) · V · Δt , ( 1 - 1 Tz · fz ) · V · Δt ] - - - ( 4 )
加速度A为： 
A＝Δv/Δt      (5) 
通过以上方法，即可获得大型设备上各个识别点处的速度、位移、加速度等相关信息。这样可获得目标动作的整体信息。 

Claims (4)

1.一种超声波方式的无线动作识别方法，适于被测目标的动作识别，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在被测目标的周围分别设置X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源、Z方向超声波发射源，并将超声波识别与检测装置与被测目标的识别点绑定；所述X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源、Z方向超声波发射源分别位于等边三角形的三个顶点；
(2)X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源和Z方向超声波发射源分别发出不同频率的超声波，且超声波在介质中分别指向坐标轴的原点，且有着相同的传播速度；
(3)超声波识别与检测装置内置的超声波传感器采集到X方向、Y方向和Z方向的超声波信号；
(4)将采集到的超声波信号放大；
(5)分别对放大后的X方向、Y方向和Z方向的超声波信号进行滤波处理，获得滤波后的超声波信号；滤波所采用的中心频率分别与X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源和Z方向超声波发射源发出的超声波频率相同；
(6)分别对滤波后的X方向、Y方向和Z方向的超声波信号进行整形，得到标准的矩形波；
(7)分别检测出X方向、Y方向和Z方向的超声波周期数据；
(8)采用无线通讯方式将获得的超声波数据传送至上位机系统；
(9)综合处理X、Y、Z三个方向超声波的周期数据，即可得到识别点运动的速度、位移和加速度信息；
(10)采用上述相同步骤，在被测目标的其它识别点上设置相同的超声波识别与检测装置，获得其它识别点的速度、位移、加速度运动信息，从而综合得到被测目标的整体动作信息。
2.根据权利要求1所述的无线动作识别方法，其特征在于，所述的超声波识别与检测装置被动接受来自X方向超声波发射源、Y方向超声波发射源和Z方向超声波发射源的超声波，主动识别超声波信号后并发送出去。
3.根据权利要求1所述的无线动作识别方法，其特征在于，所述步骤(7)中周期检测是利用矩形波的上升沿触发计时器，从而分别测得X方向、Y方向和Z方向上的超声波信号的周期。
4.根据权利要求1所述的无线动作识别方法，其特征在于，所述步骤(8)采用的无线通讯方式是无线电波或红外线无线通讯方式。
CN 201110330360 2011-10-26 2011-10-26 超声波方式的无线动作识别方法 Active CN102508250B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110330360 CN102508250B (zh) 2011-10-26 2011-10-26 超声波方式的无线动作识别方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110330360 CN102508250B (zh) 2011-10-26 2011-10-26 超声波方式的无线动作识别方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102508250A CN102508250A (zh) 2012-06-20
CN102508250B true CN102508250B (zh) 2013-12-18

Family

ID=46220356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110330360 Active CN102508250B (zh) 2011-10-26 2011-10-26 超声波方式的无线动作识别方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102508250B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106295162A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 合肥寰景信息技术有限公司 一种基于声波动作捕捉的健康监控系统
CN106446801B (zh) * 2016-09-06 2020-01-07 清华大学 基于超声主动探测的微手势识别方法及系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8606100D0 (en) * 1986-03-12 1986-04-16 Louis Newmark Plc Position measuring apparatus
US5796679A (en) * 1995-06-14 1998-08-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Doppler velocimeter for monitoring groundwater flow
CN101344586B (zh) * 2008-08-29 2011-07-20 华南理工大学 利用多频声波进行三维多运动目标定位的方法与装置
CN101458335A (zh) * 2009-01-15 2009-06-17 清华大学 一种采用无铅传感元件的环保型测距雷达

Also Published As

Publication number Publication date
CN102508250A (zh) 2012-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106772246B (zh) 基于声阵列的无人机实时检测和定位系统及方法
CN103543439A (zh) 多目标三维超声跟踪定位系统和方法
CN103792513B (zh) 一种雷声定位系统及方法
CN101957442A (zh) 一种声源定位装置
CN102901949B (zh) 一种二维空间分布式声音相对定位方法及装置
CN108872977B (zh) 基于单通道超宽带雷达的生命体双站协同探测方法
CN103037508B (zh) 一种无线终端定位系统
CN102033222A (zh) 大范围多目标超声跟踪定位系统和方法
CN102573057B (zh) 一种优化的rfid室内定位方法
CN102590788B (zh) 多余物时差定位方法及其系统
CN102508250B (zh) 超声波方式的无线动作识别方法
CN112684414A (zh) 无人机反制方法及装置
CN106908517A (zh) 一种Lamb波主被动监测信息融合的损伤定位成像方法
CN103364823A (zh) 震动源实时定位与分析系统
CN103487786A (zh) 基于二维线阵和空间滤波器的结构冲击无波速定位方法
CN109614960A (zh) 一种图像声阵列与三维空间噪声定位装置及方法
CN110736982B (zh) 基于雷达监测的地下停车场车辆跟踪方法及装置
CN206638819U (zh) 全向超声信号接收组件和全向超声测距系统
CN209265266U (zh) 用于移动设备的避障检测电路
CN210221916U (zh) 滚轮式采集器及采集装置
CN110261482B (zh) 滚轮式采集器及采集装置
CN203858358U (zh) 一种雷声定位系统
Zhang et al. FM-based multi-frequency passive radar system
KR20200131526A (ko) 대상체 크기 및 동작강도에 최적화된 검출 임계치를 적용할 수 있는 uwb 위치인식시스템 및 uwb 위치인식방법
CN105629242A (zh) 一种环境探测机器人超声波测距系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20181017

Address after: 510640 2414-2416 of the main building 371, five mountain road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong.

Patentee after: GUANGDONG GAOHANG INTELLECTUAL PROPERTY OPERATION Co.,Ltd.

Address before: 230000 room C-302, Hefei National University Science and Technology Park, 602 Mount Huangshan Road, Hefei, Anhui.

Patentee before: HEFEI VRVIEW INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20181106

Address after: 221313 Jiangsu Xuzhou Pizhou city New River Town Hotel Village Committee hospital

Patentee after: PIZHOU HAIJUAN AGRICULTURE DEVELOPMENT Co.,Ltd.

Address before: 510640 2414-2416 of the main building 371, five mountain road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong.

Patentee before: GUANGDONG GAOHANG INTELLECTUAL PROPERTY OPERATION Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190624

Address after: 234000 Room 108, 4 Building, Xichang South Road Health Business Industrial Park, Shoe City, Suzhou City, Anhui Province

Patentee after: Anhui Yinuo Youth Industrial Design Co.,Ltd.

Address before: 221313 Jiangsu Xuzhou Pizhou city New River Town Hotel Village Committee hospital

Patentee before: PIZHOU HAIJUAN AGRICULTURE DEVELOPMENT Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191015

Address after: 314500 Wenhua South Road, Tongxiang Economic Development Zone, Jiaxing City, Zhejiang Province, No. 1235

Patentee after: SHUANGHUAN DRIVELINE (JIAXING) PRECISION MANUFACTURING Co.,Ltd.

Address before: 234000 Room 108, 4 Building, Xichang South Road Health Business Industrial Park, Shoe City, Suzhou City, Anhui Province

Patentee before: Anhui Yinuo Youth Industrial Design Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231016

Address after: No. 1 Shengyuan Road, Mechanical and Electrical Industry Functional Zone, Yuhuan City, Taizhou City, Zhejiang Province, 317699

Patentee after: ZHEJIANG SHUANGHUAN DRIVELINE Co.,Ltd.

Address before: 1235 South Wenhua Road, Tongxiang Economic Development Zone, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee before: SHUANGHUAN DRIVELINE (JIAXING) PRECISION MANUFACTURING Co.,Ltd.