热释电红外无线传感器网络人体定位系统设计与实现

摘要

人体定位是人体运动检测与理解的重要组成部分，它通过对人的运动进行识别和跟踪来判识目标行为含义。人体运动定位是智能监控、高级人机接口、人体运动分析、人体行为理解等领域涉及的共性关键技术。现有人体定位技术主要包括无线射频、超声波测量、GPS测量、基于图像和主动式红外检测法，上述方法因为能耗和可移动性等因素限制，不适用于一些特殊环境。 热释电红外传感器因其对特定波长人体红外辐射敏感，能耗低的特性，适合使用于人体定位领域，应用这种传感器设计一种高精度、适合应用在无线传感器网络中的定位系统是本文研究的主要问题。文中的主要工作包括设计基于热释电红外传感器的无线传感器网络定位方法、设计协议网关与监控终端、系统实现及实验验证，主要研究内容和方法可归纳为： 1．应用监控区域分割与相交细化实现人体定位。呈正三角形放置的三个热释电红外节点的相交传感区域被分割为多个子区域，各个子区域分配不同的位置编码，实验中通过三个节点采集的数据计算得到人体的坐标信息。 2．设计协议网关适配不同网络传输协议网络，在协议网关上提供以太网、Wi—Fi和串行接口，数据经过协议网关发送至监控终端。通过在协议网关所运行的WindowsCE操作系统下开发协议转换软件，实现无线传感器网络Zigbee通信协议与PDA监控终端Wi—Fi通信协议的适配。监控终端用于采集、处较高的场合，PDA监控终端主要提供便捷的移动性，适用于远程数据采集与简单分析。 3．对上述设计方案进行了实验验证，采集、处理并分析数据，通过实验验证了系统定位的性能与精度。通过相关滤波方法对定位数据进行后期处理，结合MATLAB展示定位效果，文中对比了相关文献数据，验证系统效果，指出提升系统性能的途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究历史及现状

1.3 论文的主要工作

1.4 论文的结构与安排

第2章人体运动定位研究

2.1 人体运动定位应用概述

2.2 典型人体运动定位技术

2.3 基于热释电红外传感器的人体运动定位方法

2.4 热释电红外无线传感器网络人体定位方法

2.5 本章小结

第3章 协议网关与监控终端研究

3.1 Zigbee-以太网协议网关结构

3.2 监控终端结构

3.3 本章小结

第4章 实验系统设计与实现

4.1 节点设计与实现

4.2 协议网关设计与实现

4.3 监控终端软件设计与实现

4.4 本章小结

第5章 实验与数据分析

5.1 无线传感器网络实验环境构建

5.2 协议网关测试

5.3 定位数据处理与分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得成果

致谢