本文關(guān)鍵詞：基于熱釋電紅外探測器的人體方位及動作形態(tài)檢測系統(tǒng)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人體檢測是目前科研工作者研究的熱門方向之一,不管在國防軍事領(lǐng)域、還是在城市安防等與廣大民眾息息相關(guān)的生產(chǎn)生活中,都有著重要的研究價值和廣泛的應(yīng)用前景。熱釋電紅外(PIR,Passive Infrared)探測器,因其靈敏度高、功耗低、性能穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于自動入侵、人體特征識別、方位檢測等領(lǐng)域,本文在研究了前人相關(guān)設(shè)計的基礎(chǔ)上,通過硬件設(shè)計搭建實驗平臺進行了大量的數(shù)據(jù)采集和分析,通過時域及頻域算法設(shè)計,確定了最終方案,成功實現(xiàn)了運動人體定位和簡單運動形態(tài)檢測。從定位精度、定位范圍、穩(wěn)定性、功耗、成本等多方面因素考慮,熱釋電PIR探測器是實現(xiàn)人體定位最合適的傳感器之一。設(shè)計中,通過光學(xué)透鏡調(diào)制和加外部結(jié)構(gòu)的方式,減小傳感器的感應(yīng)視場,以提高傳感器感應(yīng)的方向性,增強聚光能力,以拉長傳感器的探測距離,完成了大范圍定位。搭建了實驗平臺,對熱釋電PIR探測器感應(yīng)的不同人體動作的信號進行了時域和頻域上的特征提取,通過仿真和實驗,分析了實現(xiàn)走、跑、跳、蹲四個動作識別的可行性,設(shè)計了濾波和動作識別算法,以從踏步過程中跳躍動作的提取和計步為例,進行了算法驗證。并通過改變安裝高度、實驗者距離、走路姿勢等參數(shù)和實驗條件,研究外部條件對感應(yīng)結(jié)果的影響。通過設(shè)計實驗,驗證了紅外感應(yīng)單元的最遠探測距離可以達到45m,并且得出了紅外感應(yīng)單元的感應(yīng)視場范圍圖。通過戶外實驗,驗證人體目標(biāo)的方位及動作形態(tài)的檢測。已有的熱釋電PIR探測器人體檢測系統(tǒng)都是只能實現(xiàn)目標(biāo)定位,或是只能對運動形態(tài)進行2-3m范圍內(nèi)的檢測,本設(shè)計不僅實現(xiàn)了遠距離人體目標(biāo)定位,而且同時實現(xiàn)了對12m范圍內(nèi)目標(biāo)的簡單動作檢測。設(shè)計穩(wěn)定性高,功耗低,且抗干擾能力強,具有重要的理論意義和使用價值。
【關(guān)鍵詞】：熱釋電PIR探測器 人體定位 運動形態(tài)檢測 信號采集處理
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 人體檢測典型方法概述11-12
• 1.3 熱釋電PIR探測器用于人體檢測的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 利用熱釋電PIR探測器進行人體自動檢測12-14
• 1.3.2 利用熱釋電PIR探測器進行人體特征識別14
• 1.3.3 利用熱釋電PIR探測器進行人體定位14-16
• 1.4 本文工作及安排16-18
• 2 熱釋電PIR探測器原理及實驗系統(tǒng)總體設(shè)計18-24
• 2.1 紅外輻射原理及紅外探測器18-20
• 2.2 熱釋電PIR探測器原理及特性20-21
• 2.3 實驗系統(tǒng)設(shè)計21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 紅外感應(yīng)單元設(shè)計及可行性分析實驗24-38
• 3.1 紅外感應(yīng)單元設(shè)計24-30
• 3.1.1 熱釋電傳感器及透鏡選擇24-29
• 3.1.2 外部結(jié)構(gòu)設(shè)計29-30
• 3.2 模擬信號處理模塊設(shè)計30-34
• 3.2.1 傳感器輸出信號實驗30-33
• 3.2.2 信號調(diào)理電路設(shè)計33-34
• 3.3 方案可行性分析34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 人體動作形態(tài)信號分析38-54
• 4.1 數(shù)字信號處理模塊設(shè)計38-41
• 4.1.1 AD采集電路設(shè)計38-39
• 4.1.2 USB接口電路設(shè)計39-41
• 4.2 參數(shù)變化信號采集實驗41-47
• 4.2.1 探測高度探測距離對實驗結(jié)果的影響41-45
• 4.2.2 身體不同部位對實驗結(jié)果的影響45-47
• 4.2.3 運動方向?qū)嶒灲Y(jié)果的影響47
• 4.3 信號處理及動作識別算法介紹47-53
• 4.3.1 時域分析47-51
• 4.3.2 頻域分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 定位算法設(shè)計及實驗驗證54-63
• 5.1 紅外感應(yīng)單元最遠距離測試實驗54-55
• 5.2 紅外感應(yīng)單元探測方向性實驗55-58
• 5.3 人體方位檢測算法設(shè)計58-60
• 5.4 兩個紅外感應(yīng)單元定位實驗及誤差分析60-62
• 5.5 本章總結(jié)62-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 本文主要工作總結(jié)63-64
• 6.2 未來工作的展望64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果69-70
• 致謝70-71

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