基于热释电技术的静态人体位置估计装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于热释电技术的静态人体位置估计装置和位置估计方法，所述装置包括前端采集�？椋爸茫荽泶淠？椋龅那岸瞬杉？榘ㄓ械タ仔畔⒌髦普郑颇妇担仁偷绱衅鳎凰龅男爸冒ú浇缁龅氖荽泶淠？榘ㄊ荽淼缏罚尴叽涞缏罚荽娲⒌缏贰Ｋ龅男畔⒌髦普钟糜诘髡颂宓娜群焱馊肷淞浚龅姆颇妇稻哂性龃蟾杏嗬牒筒靼到惶娴母杏η颍霾浇缁岸瞬杉？樵诠潭ㄖ嵘习匆欢ǖ乃俣群徒嵌冉行龅娜仁偷绱衅鹘杏Φ娜颂迦群焱饽芰啃藕啪荽淼缏反�。本发明利用多个测量的角度信息并结合成熟的定位算法对静态人体的位置信息进行估计，同时使用单一设备可对静态人体的相对方位信息进行估计。
【专利说明】基于热释电技术的静态人体位置估计装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于人体定位装置，特别是一种基于热释电技术的静态人体位置估计装置和方法。
技术背景
[0002]热释电效应是在自身温度发生变化时会在自身表面产生过剩的热电荷，且只对自身温度的变化率有反应。通俗的讲热释电效应就是自然界中的某些晶体受热变化而产生的固有自身电极化现象。从本质上讲，所有的传感器都是换能装置，从这个意义上说热释电红外传感器是红外辐射的光热电转换器，将看不见的红外辐射能先转换成热能，再转换为电能进行量测。
[0003]最常见及使用最广泛的为双元热释电传感器，双元热释电传感器具有两个反向串联的敏感元，具有以下特点:1、由于是两个敏感元反向串联，所以当入射能量顺序照射在敏感元上时，传感器输出的电信号是一正一负相交替的交流电压信号，其输出比单元热释电传感器高一倍。2、由于两个敏感元是反向串联，对于同时入射的能量会相互抵消，可以消除环境温度变化及太阳等固定红外热源引起的误差。3、该PZT敏感元件具有压电效应，还可以消除因振动弓I起的检测误差。
[0004]人体辐射的红外能量相当微弱，且热释电传感器的探测距离较近，一般为1-2米，因此为提高其探测灵敏度，需要在传感器的前面加上一套光学装置。最常见的光学装置为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜主要有两方面作用，一方面人体辐射出的红外线聚集到PIR的敏感元上，从而加大探测的距离，另一方面也能将入射的红外线做周期的遮蔽，使PIR传感器输出连续信号[I]。
[0005]目前，被动式报警系统采用热释电红外传感器，它是基于热释电效应，能以非接触形式检测出人体特定波长红外辐射，有很强的隐蔽性，能较好地实现报警功能，而且在自动控制、接近开关、�？氐攘煊蛞灿薪虾玫挠τ茫衷谝延胁糠只谌仁偷绾焱獯衅鞯谋ň低常嵌郧秩胝觳夥段诘囊磺性硕颂褰懈杏Γ薹ㄖ悄苁侗穑蟊式细遊2-7]。
[0006]将PIR传感器应用于人体运动模式识别的研究在国内外尚属少见，人作为动态的分布式的红外源是由体貌特征及步态特征所决定的，人体不同的步行运动姿态可导致所得PIR信号不仅时域特征有差异，并且其频域信号在特定频段也会产生差异.PIR传感器可探测人体所辐射出的红外线，输出电信号.当人体沿一定路径运动时，红外辐射将以唯一的方式影响PIR传感器的探测场，进而影响传感器的输出信号[8-10]。
[0007]如果再在菲涅尔透镜前加装一个有孔的罩子，将可以调制连续波的数目并优化检测到的波形，如果将孔的宽度设计的足够�。岬玫降ジ霾�。
[0008]现在已有部分基于热释电红外传感器的报警系统，但是它们对侵入侦测范围内的一切运动人体进行感应，无法智能识别，误报率较高，由于热释电红外传感器是通过目标与背景的温差来检测目标，对运动后静止的人体无法感应。
[0009]基于热释电传感器运动检测相比其它检测的优势在于它只检测从人体发出的中到长波的红外辐射，其波长是从8到14微米且峰值在9.55微米，所以可以实时检测人体移动情况，并可以排除其他动物或移动物体的干扰[11]。
[0010]参考文献
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[0022]现有的人体位置估计装置包括单个动态人体位置估计装置，多个动态人体位置估计装置，其不足在于:
[0023]当人体在感应区域静止时，热释电传感器将感应不到变化的热辐射源，所以不能对静态人体进行检测。即，不能实现对静止人体的位置信息进行估计，也不能实现对静止人体的人体红外特征进行识别。
【发明内容】
[0024]本发明的目的是针对现有的动态人体跟踪装置，提供一种基于热释电技术的静态人体位置估计装置和方法，以便对静态人体相对的角度方位信息进行精确估计，以及静态人体的位置信息进行精确的估计。
[0025]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0026]一种基于热释电技术的静态人体位置估计装置，包括前端采集�？椋？楹褪荽泶淠？椋龅那岸瞬杉？榘ㄓ行畔⒌髦普郑颇妇担仁偷绱衅饕约胺糯舐瞬ǖ缏罚凰龅男爸冒ú浇缁浇缁偷缁┑缒？椋凰龅氖荽泶淠？榘ㄊ荽淼缏罚尴叽涞缏罚荽娲⒌缏芬约暗缭吹缏罚涮氐闶�:所述信息调制罩安装在菲涅尔透镜上，所述的信息调制罩用于调整人体的热红外入射量，所述的菲涅尔透镜安装在热释电传感器上，所述的菲涅尔透镜具有增大感应距离和产生明暗交替的感应区域，所述的热释电传感器将感应的人体热红外能量信号输出端与所述的放大滤波电路相连，所述的放大滤波电路输出端与所述的数据处理传输�？橹械氖荽淼缏返氖淙攵讼嗔员憬龅那岸瞬杉？椴杉娜颂迦群焱庑畔⒔写恚苯砗蟮氖萃ü尴叽涞缏反涞浇邮斩�(网关)，所述的步进电机驱动器与数据处理传输�？榈奈⒖仄飨嗔梦⒖仄鞯闹噶疃圆浇缁锌刂疲梢源岸瞬杉？椴匆欢ǖ乃俣群徒嵌冉行刹杉蔡颂宓娜群焱庑畔ⅲ龅氖荽娲⒌缏酚胧荽淼缏废嗔糜诖娲⑹荽淼缏反硗甑氖荩龅牡缭吹缏范允莶杉痛淼缏方泄┑纾浇缁尚畹绯毓┑缒？楣┑�。所述的前端数据采集�？橥ü？椋故莶杉？樵诠潭ǖ闹嵘辖行捎谙喽杂诰蔡娜颂迨嵌模钥梢远跃蔡颂迦群焱庑畔⒔卸炕袢。胂钟械募际跸啾龋痉⒚骼枚喔霾饬康慕嵌刃畔⒍跃蔡颂宓奈恢眯畔⒔泄兰疲笔褂玫ヒ簧璞缚啥跃蔡颂宓南喽苑轿恍畔⒔泄兰�。
[0027]所述信号调制罩有且只有一个人体热红外能量输入孔，该孔可以控制人体热红外能量摄取量，且能调整输入到热释电传感器感应的波形与波数，从而降低数据处理的复杂度。
[0028]所述数据处理电路包括有一数模转换电路和一微控器电路，该数模转换电路的输入端与前端采集模块的放大滤波电路的输出端相连接，数模转换电路的输出端与微控器电路的输入端连接，这样前端采集模块就可以与数模转换电路分离，使采集更加方便，当前端采集�？槌鱿止收希杉虻サ慕懈缓托蘩聿僮鳌�
[0029]所述菲涅尔透镜为马蹄形，所述马蹄形菲涅尔透镜能增加所示热释电传感器的感应范围、形成明暗交替的感应区，将他们进行配合能决定热释电传感器所采集的人体热红外波形与波数。
[0030]所述的步进电机驱动器与数据处理传输�？榈奈⒖仄飨嗔梦⒖仄鞯闹噶疃圆浇缁锌刂疲梢源岸瞬杉？椴匆欢ǖ乃俣群徒嵌冉行⒖刹杉仓谷颂宓娜群焱庑畔ⅲ跃蔡颂宓南喽苑轿唤嵌刃畔⒔泄兰疲崩枚喔鲎爸每墒迪侄匀颂宓奈恢眯畔⒔泄兰�。
[0031]所述无线通信电路能和其它拥有无线通信电路的静态人体位置估计装置进行组网。组成星型网络，网络中心将对星型网络中的数据进行实时统计和监测。
[0032]所述的电源电路包括有电池接入电路和蓄电池接入电路，电池接入电路对数据采集�？楹褪荽泶淠？榻泄┑纾畹绯亟尤氲缏范孕？榻泄┑纾杀Ｖば？榈缪沟奈榷ㄐ�。以提供对静态人体位置估计所需的足够的数据。
[0033]所述前端采集�？椴杉娜颂迦群焱庑畔ⅲ荽淼缏分械氖Ｗ坏缏罚ジ隼嗾也ǖ娜颂迦群焱庑畔⒋涞轿⒖仄鞯缏罚ü⒖仄鞯缏纺谇恫罘衷怂慊疲慈绻罘衷怂憬峁壬柚煤玫你兄担梢耘卸衔腥颂迥勘暝诩觳馇颍谝欢问奔淠诳梢愿菟杉藕诺母鍪垂兰萍觳馇蚓蔡娜耸⒋娲⒃谖⒖仄鞯缏分�。如果需要可以将所在检测区静态人体热释电的相关数据通过无线传输电路，传输到其他终端。
[0034]本发明还提供一种基于热释电技术的静态人体位置估计装置的位置估计方法，所述的位置估计方法包括有单个静态人体位置估计方法和多个人体位置估计方法，所述的位置估计方法利用最小二乘法和卡尔曼滤波方法对静态人体的位置信息进行估计和滤波优化；所述的最小二乘法利用多个位置估计装置对单个静态人体测得的相对角度，来对人体的位置信息进行估计，然后利用卡尔曼滤波算法对测得的多个位置信息进行优化。
[0035]所述的最小二乘法利用多个位置估计装置对多个静态人体测得的相对角度，来对多个人体的位置信息进行估计，并利用逻辑排除法对计算出的虚拟的位置信息进行排除，最后利用卡尔曼滤波算法对估计的多个位置信息进行优化。
[0036]现有的人体热释电感应技术只有开关作用，当有动态的人体经过感应区域触发感应模块，然后触发其他终端例如，电灯，警报器等。而本发明能够提供静态人体目标的方位信息，如果采用多个位置估计装置，采集人体目标的相对方位信息，通过组合计算可实现获取静态人体的位置信息。从检测技术来看，本发明采用的硬件结构能够准确、高效和实时地获得检测人体热红外信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明前端采集�？樵砜蛲�。
[0038]图2为本发明数据处理传输�？樵砜蛲�。
[0039]图3为本发明旋转传动�？�。
[0040]图4为本发明信号调制罩主视图(跟踪孔径正视图)。
[0041]图5为本发明信号调制罩俯视图。
[0042]图6为本发明前端采集�？榈缏房蛲肌�
[0043]图7为本发明旋转传动�？槟？榈缏房蛲�。
[0044]图8为本发明ACK机制示意图。
[0045]图9为本发明静态单人体定位机制。
[0046]图10为本发明静态多人体定位机制。
【具体实施方式】
[0047]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。
[0048]本发明静态人体位置估计装置包括有前端采集�？�1，数据处理传输模块2和旋转传动�？�3，如图1所示，前端采集�？榘ㄐ藕诺髦普�11，菲涅尔透镜12，热释电传感器13，放大滤波电路14。如图2所示，数据处理传输模块2包括有数据处理电路24，数据存储电路23，，无线传输电路22，电源电路21。如图3所示，旋转传动�？�3包括电机驱动器31,电机32,电机电源33。如图4所不，在信号调制罩中部开凿一个宽1.5mm,长27mm的孔，该孔的作用是为了限制人体热红外能量的摄取量，通过该孔可以得到一个完整的类正弦波。同时把信号调制罩折成半径为16mm的圆�。ü飧鲈不】梢越�8202-6型菲涅尔透镜固定，该菲涅尔透镜分为两个部分，上半部分的镜片面积大，数量较少主要收集人体上半身的热红外信息，下半部分的镜片面积较�。拷隙嘀饕占颂逑掳肷淼娜群焱庑畔ⅲ捎谌颂宓纳习肷淼娜群焱庑畔⒁∮谙掳肷淼娜群焱庑畔⑺匝≡裾庑头颇妇�。
[0049]本发明放大滤波电路14主要由TL082D型芯片组成，该芯片引脚5与热释电传感器13的引脚2相连，对热释电传感器的感应电压差进行两级放大，同时该芯片对放大的信息进行滤波，放大滤波电路14对输入给热释电传感器13的电压进行降噪，同时滤除噪音，将有效提高数据处理传输�？榈募扑憔群透丛佣�。
[0050]本发明数据处理传输�？�2中包括STM32微处理器，STM32微处理器采用Cortx-M7ARM内核，工作频率高达72MHz，数据处理能力强，性能突出，该处理器采用的电容网络对电路进行了滤波与降噪。
[0051]无线传输电路中采用NRF24L01芯片，NRF24L01芯片的引脚SDO、SDI与STM32微处理器中的PB14，PB15引脚相连作为数字数据的传入传出；
[0052]所述的步进电机为CSD5607N-P型步进电机，该步进电机由24v直流电源供电(蓄电池)，并与微控器相联系，通过微控器可以对步进电机的步数和步进角度进行控制，即可以使用脉冲信号设置其旋转的速度和单个进步角度。
[0053]所述的热释电传感器为D205B热释电传感器，该传感器能获得人体热红外信息。同时该传感器为双元模式的热释电传感器，即是指串联在一起的两个极性相反、特性一致的探测元，外部环境或自身变化在这两个探测元上产生极性相反、大小相等的干扰信号将被抵消，达到了消除干扰的目的。该热释电传感器具有高信噪比、高灵敏度以及低功耗等优点
[0054]所述的调制罩为铝制材料或塑料材料，在该信号调制罩长108mm上，宽30mm上，开宽1.5-2.0mm,长27mm的孔，如图4所示，该孔的作用是为了限制人体的热红外能量，并使热释电传感器只采集一个有方向的正弦波。如图5所示，信号调制罩的前端为一个16_半圆弧度加8_的过度单元，这个结构是为了符合菲涅尔透镜的结构要求。
[0055]所述的菲涅尔透镜采用了 8001-1型菲涅尔透镜，该菲涅尔分为两层，上层的单元数少，下层的单元数多，摆放时，单元数少的一面朝上，单元数多的一面朝下，它可以使探测距离增大，并使感应的波形更加有规律。
[0056]热释电传感器，信号调制罩，菲涅尔透镜按一定的顺序摆放，即传感器前摆放菲涅尔透镜，然后在菲涅尔透镜前摆放信号调制罩，并保证他们的中心都在一条准轴线上。以保证收集信号的规整。
[0057]所述前端采集�？榈缏罚饕扇仁偷绱心？�(包括热释电传感器，信号调制罩，菲涅尔透镜)，ADS1115数模转换器和信号放大电路构成。所述前端采集�？榈缏返墓ぷ髟硎�:
[0058]第一:热释电传感器采集到的人体热红外信息为模拟信息，首先对该信号进行放大滤波处理，然后通过数模转换器将模拟信号转换为数字信号，最后将数据传输到数据处理传输�？椤�
[0059]第二:锂电池(电源组�？�)分别对热释电传感器，数模转换器，信号处理电路元件供电，供电分别为3.4v，5v。
[0060]所述数据处理传输�？榈缏钒�:DS1307时钟芯片，NRF24L01无线�？椋琒TM32F103VET6微控制器，以及78M05和AMS1117所组成的电源组�？�。数据处理传输�？榈缏返墓ぷ髟硎�:前端采集�？椴杉娜颂迦群焱馐荩尤胛⒖仄魇萑肟冢⒖仄魇褂勉兄蹬卸细眯藕攀欠裎行е担绻怯行е到虬⒎⑺透兀虬苯荼嗦氤�40个字节的格式，从左向右依次为:两个字节的帧头，一个字节的节点ID，两个字节的节点编号，28个字节的数据，一个字节的校验位，最后为两个字节的帧尾以及四位空位。处理的结果可以通过，无线传输信道进行数据传输。由于NRF24L01 —次只能发20byte的数据，所以要将编码后的数据分为两部分进行打包发送，发送给网关上相对应的NRF24L01无线�？樯虾蠼胁鸢饴耄⑺褪菔卑凑账承虿檠脑蚨允萁蟹⑺停虼瞬鸢币谰葜⊥泛椭∥脖憧烧返慕吹氖萁凶樽埃绻谧樽肮讨蟹⑾质莶糠炙鸹祷蚨В蚪庾槭荻俳邮障乱蛔槭�。78M05和AMS1117所组成的电源组�？槎燥绯氐缭唇形妊孤瞬ǎ⒔绯氐牡缪怪底晃鲈骷ぷ魉枰牡缪怪怠�
[0061]所述的旋转传动�？榘–SD5607N-P步进电机驱动器，5相步进电机，蓄电池，其工作原理为:利用STM32微控器对步进电机驱动器的工作模式进行设置，并将工作模式转换为脉冲信号作为驱动器的输入，当数据采集�？楦杏Φ骄蔡颂逍畔⑹保突峤杏Φ氖莺筒浇缁慕嵌冉卸杂Γ纯傻玫骄蔡颂宓南喽越嵌取Ｍ毙畹绯囟郧鹘谐中墓┑纾洳浇缁慕嵌燃扑阍砣缦�:
[0062]探测角度=量测脉冲数X步进角=量测脉冲数X 360/旋转一圈总步进数
[0063]可将步进驱动设置为一圈为200个步进数单位，每个步进单位对应1.8度，由于CSD5607N-P，步进电机的驱动器是5细分就是把1.8度再分成5次。所以经过驱动器的电机每一步就是1.8/5 = 0.36度，所以每转一圈就是200X5 = 1000个步进。
[0064]所述前端采集模块的数据处理流程是:
[0065]第一步:利用热释电传感器对静态人体热释电数据进行采集；
[0066]第二步:对采集到的数据进行放大滤波处理；
[0067]第三步:将滤波后的模拟数据进行数字化；
[0068]第四步:将数字化的信号数据传输到数据处理传输�？橹械奈⒖仄魇萁邮斩耍�
[0069]所述数据处理传输�？榈氖荽砹鞒淌�:
[0070]第一步:当探测到人体数据时，取热释电数据前后50单位进行差分运算，同时设置一个阈值，使差分结果实时与设置的阈值进行比较。
[0071]第二步:当实时差分结果值超过阈值时，将判断为有人，如果没有超过这个阈值将被判断为没人，并继续查询。
[0072]第三步:将人体的热释电数据以及该信号所对应的人体方位角度信息存储到存储电路。
[0073]第四步:同时将静态人体热释电数据和对应的人体方位角度信息通过网络协议传输到网关(PC端)；
[0074]所述的旋转传动�？槭荽砹鞒�:
[0075]第一步:利用STM32对步进电器驱动器进行初始化，；
[0076]第二步:提供24v电源，并启动步进电机，带动数据采集�？槎跃蔡颂宓娜仁偷缧畔⒔胁杉�
[0077]第三步:将采集到的热释电信息与步进电机旋转的角度进行关联。
[0078]第四步:将关联的信息存储在存储电路，同时将该信息通过无线信道传输到数据中心(网关)
[0079]基于热释电技术的静态人体定位装置与网关的
[0080]ACK (Acknowledgement)机制:
[0081]对于该装置与网关间的通信，即NRF24L01间的通信，将采用自动应答ACK机制，如图8所示。ACK机制即接收节点(本系统中指网关节点)对接收到的每帧或者每组数据帧进行确认。发送节点(指静态人体定位装置)按照有序的方式进行数据发送，接收节点正确接收后对收到的数据报文进行ACK回复。此ACK帧的含义为接收方期待接收的下一�。吹笔盏降氖菸尬笫保邮战诘憬馗碅CK填入接收到的数据帧序号加I的值后进行回复，否则，回复接收到的数据帧序号。此时，会有几种情况出现:其一，数据接收正确；其二，数据出现丢包现象；其三，发送节点无法收到ACK。
[0082]情况①为正常情况，网关节点正确接收到定位装置节点发送的数据帧0，接收节点回复ACKl期待接收数据帧I。定位装置节点收到ACKl后发送帧I。情况②为数据出现丢包的情况，接收节点收到帧1，但是数据校验失败，回复原数据帧序号确认帧即ACK1，发送节点收到ACK1，重传帧I。情况③为链路故障情况，发送节点无法收到ACK。可能是数据帧无法传送到接收节点，也可能是ACK无法达到发送节点。此时，发送节点将和情况②一样重传帧I。对于后两种情况，若定位装置节点重传帧I累计超过10次后仍无法正确接收到ACK，则认定接收节点无法连接，通信则被中断。
[0083]静态人体位置估计方法:
[0084]A:单个静态人体位置估计方法
[0085]步骤一:将节点1，2，3所采集的人体H热辐射信息转换为关联的
[0086]角度信息即:A1，A2，A3，然后通过无线信道传输到信息处理
[0087]中心(上位机PC系统)；
[0088]步骤二:将获取的3个角度信息通过最小二乘法，可得到人体H的位置信息；
[0089]步骤三:将得到的多组人体H的位置信息，通过卡尔曼滤波法进
[0090]行滤波，即可获得人体位置信息；
[0091]B:多个静态人体位置估计方法
[0092]步骤一:将节点1，2，3所采集的人体Hl，H2的热辐射信息转换为
[0093]关联的角度信息即:A1，A2，A3，BI，B2, B3，存储到存储电
[0094]路�？橹校缓笸ü尴咝诺来涞叫畔⒋碇行�(PC系统)；
[0095]步骤二:将获取的6个角度信息通过最小二乘法，可得到多个真实和虚拟组成的静态人体位置信息；
[0096]步骤三:滤除由同一个节点中两个角度组信息所构成的位置信息；
[0097]步骤四:将得到的多组人体Hl和H2的位置信息，再通过卡尔曼滤波法进行滤波；
[0098]步骤五:计算出估计的多个位置信息与各节点位置信息所构成的角度信息；
[0099]步骤六:将步骤四计算出的多个角度信息与步骤一实际测量的6个角度信息进行比较，如果在规定的误差阈值内，即为所需的静态人体相对的角度信息；
[0100]步骤七:将比较结果反馈到步骤二可以估计Hl和H2真实的位置信息。
[0101]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种基于热释电技术的静态人体位置估计装置，包括前端采集�？椋？楹褪荽泶淠？椋龅那岸瞬杉？榘ㄐ藕诺髦普郑颇妇担仁偷绱衅饕约胺糯舐瞬ǖ缏罚凰龅男爸冒ú浇缁鳎浇缁偷缁┑缒？椋凰龅氖荽泶淠？榘ㄊ荽淼缏罚荽娲⒌缏罚尴叽涞缏罚缭吹缏罚涮卣髟谟�:所述的信息调制罩安装在菲涅尔透镜上，所述的信息调制罩，调整人体的热红外入射量，所述的菲涅尔透镜安装在热释电传感器上，所述的菲涅尔透镜具有增大感应距离和产生明暗交替的感应区域，所述的热释电传感器将感应的人体热红外能量信号输出端与所述的放大滤波电路相连，所述的放大滤波电路输出端与所述的数据处理传输�？橹械氖荽淼缏返氖淙攵讼嗔员憬龅那岸瞬杉？椴杉娜颂迦群焱庑畔⒔写恚⒔砗蟮氖萃ü尴叽涞缏反涞浇邮斩耍龅牟浇缁胧荽泶淠？榈奈⒖仄飨嗔梦⒖仄鞯闹噶疃圆浇缁锌刂疲岸瞬杉？椴匆欢ǖ乃俣群徒嵌冉行杉蔡颂宓娜群焱庑畔ⅲ龅氖荽娲⒌缏酚胧荽淼缏废嗔糜诖娲⑹荽淼缏反硗甑氖荩龅牡缭吹缏范允莶杉痛淼缏方泄┑纾浇缁尚畹绯毓┑缒？楣┑�。
2.根据权利要求1所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置，其特征在于:所述信号调制罩设置有一个人体热红外能量输入孔，所述能量输入孔能控制人体热红外能量摄取量，降低数据处理的复杂度。
3.根据权利要求1所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置，其特征在于:所述的菲涅尔透镜为马蹄形，用于增加所示热释电传感器的感应范围、形成明暗交替的感应区并能优化人体热红外能量摄取量。
4.根据权利要求1所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置，其特征在于:所述数据处理电路包括数模转换电路和微控器电路，所述数模转换电路的输入端与前端采集模块的放大滤波电路的输出端相连接，数模转换电路的输出端与微控器电路的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置，其特征在于:所述无线通信电路与其它拥有无线通信电路的静态人体位置估计装置进行组网。
6.根据权利要求1所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置，其特征在于:所述的电源电路包括有电池接入电路和外来电源接入电路，电源电路输出端与其他电路的电源输入端连接，提供人体计数装置必要的电能的同时，当没有外来电源输入时，电源电路也能提供给该装置支持较长时间的工作能量。
7.根据权利要求1所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置，其特征在于:所述的步进电机驱动可控制旋转的速度以便控制摄入的人体热红外量，同时可以设置旋转一周的步数，以便估计相对于人体热红外源的角度信息。
8.利用权利要求1- 7任一项所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置的位置估计方法，其特征在于:所述的位置估计方法包括有单个静态人体位置估计方法和多个人体位置估计方法，所述的位置估计方法利用最小二乘法和卡尔曼滤波方法对静态人体的位置信息进行估计和滤波优化；所述的最小二乘法利用多个位置估计装置对单个静态人体测得的相对角度，来对人体的位置信息进行估计，然后利用卡尔曼滤波算法对测得的多个位置信息进行优化；所述的最小二乘法利用多个位置估计装置对多个静态人体测得的相对角度，来对多个人体的位置信息进行估计，并利用逻辑排除法对计算出的虚拟的位置信息进行排除，最后利用卡尔曼滤波算法对估计的多个位置信息进行优化。
9.根据权利要求8所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置的位置估计方法，其特征在于:所述单个静态人体位置估计方法包括: 步骤一:将节点1，2，3所采集的人体H热辐射信息转换为关联的角度信息即:A1，A2，A3，然后通过无线信道传输到信息处理中心； 步骤二:将获取的3个角度信息通过最小二乘法，可得到人体H的位置信息； 步骤三:将得到的多组人体H的位置信息，通过卡尔曼滤波法进行滤波，即可获得人体位置信息。
10.根据权利要求8所述的基于热释电技术的静态人体位置估计装置的位置估计方法，其特征在于:所述多个静态人体位置估计方法包括: 步骤一:将节点1，2，3所采集的人体Hl，H2的热辐射信息转换为关联的角度信息即:Al，A2，A3，BI, B2, B3，存储到存储电路�？橹校缓笸ü尴咝诺来涞叫畔⒋碇行模徊街瓒�:将获取的6个角度信息通过最小二乘法，可得到多个真实和虚拟组成的静态人体位置信息； 步骤三:滤除由同一个节点中两个角度组信息所构成的位置信息； 步骤四:将得到的多组人体Hl和H2的位置信息，再通过卡尔曼滤波法进行滤波； 步骤五:计算出估计的多个位置信息与各节点位置信息所构成的角度信息； 步骤六:将步骤四计算出的多个角度信息与步骤一实际测量的6个角度信息进行比较，如果在规定的误差阈值内，即为所需的静态人体相对的角度信息； 步骤七:将比较结果反馈到步骤二可以估计Hl和H2真实的位置信息。
【文档编号】G01J5/10GK104280134SQ201410549542
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】李方敏, 熊迹, 龚鸣平, 李博雅, 周万春, 李等 申请人:武汉理工大学
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