Learning Based Falling Detection Using Multiple Doppler Sensors

Automated falling detection is one of the important tasks in this ageing society. Such systems are supposed to have little interference on daily life. Doppler sensors have come to the front as useful?devices to detect human activity without using any wearable sensors. The conventional Doppler sensor based falling detection mechanism uses the features of only one sensor. This paper presents falling detection using multiple Doppler sensors. The resulting data from sensors are combined or selected to find out the falling event. The combination method, using three sensors, shows 95.5% accuracy of falling detection. Moreover, this method compensates the drawbacks of mono Doppler sensor which encounters problems when detecting movement orthogonal to irradiation directions.

非接触式生命体征检测装置的设计

为解决临床医学、急救或居家养老等应用场景中无法直接使用传统穿戴式监测仪器实时监测人体生命体征的问题,设计了一种基于多普勒雷达的非接触式生命体征检测装置,该装置通过STM32F429IGT6控制器从多普勒雷达检测的信号中实时提取人体呼吸和心跳信号。其硬件主要由微控制器、多普勒雷达传感器信号放大电路、滤波器、电平抬升电路等部分组成,系统通过IIR带通滤波实现呼吸和心跳信号分离与提取,使用FFT对分离的呼吸和心跳信号进行实时频谱分析,计算并显示呼吸和心跳次数。实验测试结果表明,该装置能有效实时检测人体的呼吸和心跳次数,实现2 m范围内的非接触式人体生命体征检测,心跳次数最大均值误差为9.14%,呼吸次数最大均值误差为4.7%。

双雷达与轮轴传感器融合的列车高精度测速方法

为在列车运动过程非线性变化、噪声为非高斯的条件下,实现测速传感器的量测误差校准及融合后的速度高精度估计,提出列车测速系统配置双雷达与轮轴传感器,并根据联邦粒子滤波进行融合的测速方法。以CRH3型列车在两车站间从启动到停止的运行全过程为例,将不同速度估计方法在列车产生空转、打滑、振动以及测速传感器存在动态噪声情况下的测速误差进行分析并验证。仿真结果表明:双雷达与轮轴组合进行校准后粒子滤波相对未校准时在空转和打滑阶段均方根误差可分别降低31.52%、47.35%;对比双雷达分离振动速度校准法和双雷达角度偏差估计校准法,双雷达分离振动速度校准法在列车振动速度占比0~1和雷达安装角误差-1°~1°范围内,相对误差最大可降低39.66%。采用联邦粒子滤波融合后的测速结果较融合前双雷达和轮轴传感器滤波测速的结果MAE分别降低34.71%,14.03%,RMSE分别降低26.51%、10.98%。采用联邦粒子滤波融合的方式较联邦扩展卡尔曼滤波融合测速均方根误差降低26.97%,最大绝对误差可降低16.10%。

分布式移动水声传感网络地声参数反演

提出使用分布式移动水声传感网络以实现大面积海域地声参数的快速反演。将分布式网络节点投影合成不同阵元间距的水平线阵,采用频域相干目标函数,进行匹配场地声参数反演。同时,将定位误差视为一个参量进行反演,结合对水平波数修正的多普勒补偿,提高移动网络反演的鲁棒性。数值仿真和海试数据处理结果验证了分布式移动水声传感网络地声参数反演方法的有效性。

基于微波多普勒的自相关颗粒速度测量

针对低信噪比情况下微波多普勒颗粒速度测量中多普勒频移信息难以准确提取的问题,本文提出基于微波多普勒信号的气固两相流颗粒速度自相关测量方法,在24 GHz微波频率下采用正交实验法对圆形波导微波传感器探头进行了结构优化,进而构建了微波多普勒自相关颗粒速度测量系统,并在重力输送实验装置上进行了测量实验。结果表明:在频谱分析难以提取微波多普勒信号频移特征的情况下,自相关分析仍然可以准确测量频移信号的周期;重力输送颗粒速度测量结果与自由落体参考速度的相对误差均小于6.1%,且各工况速度测量结果的相对标准偏差均在4.5%以内。说明基于自相关分析的微波多普勒颗粒速度测量具有良好的准确性和稳定性。

基于SCADE的多传感器列车测速定位系统模型设计

目前的列车测速定位技术有多种,但每一种定位技术都无法在特定场景下完全满足列车定位要求。文章通过分析现有列车测速定位技术的优缺点,提出了一种基于多传感器信息融合的测速定位系统模型。该系统模型以光电传感器、多普勒雷达、加速度度计及应答器为基础,通过对多信息源进行优化融合,可以有效解决列车空转、轮滑时定位误差大的问题,具有高精度和高可靠性等优点。同时,采用安全性软件开发工具SCADE对系统模型进行建模,并利用SCADE的模型检测工具Design Verifier对模型进行形式化验证,结果表明,该系统模型的安全性满足标准IEEE 1474.1中列车定位误差不能超过10 m的要求;基于SCADE Test的仿真测试结果表明,在列车正常、空转及轮滑状态下测速定位精度明显优于车载LKJ系统的。

管道物流系统测速定位数据融合矫正算法研究

地下物流运输体系被视为新一代智慧城市物流配送系统的重要载体,管廊内的货运车辆测速定位方法是该体系的关键技术之一。针对一类永磁悬浮管道物流系统的测速定位难题,设计了一种多普勒雷达与惯性传感器相结合的测速方法;另外,针对多普勒雷达测速数据失常问题,设计一种采用麻雀算法(SSA)和优化极限学习机(ELM)的组合分类模型(SSA-ELM),使用该模型对失常数据进行分类,并对失常数据采用对应的惯性传感器数据进行补偿与矫正。结果表明,SSA-ELM组合分类模型对多普勒雷达测速失常数据的分类正确率达99.69%,且通过补偿后速度积分得到的位移误差降至2.6%,有效提高管廊内车辆测速定位精度,为管道物流系统的安全运行提供可靠保障。

考虑盲区的多移动传感器地面目标检测跟踪调度方法

针对地面目标检测跟踪任务以多移动传感器系统为调度对象,提出一种考虑盲区的传感器调度方法。首先,建立了目标检测模型,基于贝叶斯风险理论给出了目标检测损失的计算方法以评估检测性能。然后,考虑多普勒盲区和视野盲区的影响,建立了目标跟踪模型,并给出了基于盲区信息辅助的目标跟踪算法以应对盲区出现时目标状态估计问题。最后,建立了传感器优化调度模型,结合检测损失、跟踪精度、传感器能耗等因素建立了目标优化函数。仿真结果表明,所提调度方法能够有效解决多移动传感器协同调度问题,所得的最优调度方案可在兼顾检测性能、跟踪性能和控制能耗的同时,使整体作战收益达到最佳。

磁悬浮列车测速定位技术

分析了国内、外磁悬浮列车中采用的测速定位技术的基本原理和特点.结合我国高速磁悬浮列车的研究现状,讨论了制订列车测速定位方案的基本原则,并提出了现阶段测速定位的实施方案及其需要解决的关键技术.最后,展望了列车测速定位技术的发展趋势.

基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统研究

脉冲多普勒雷达(PDR)是一个超宽带雷达系统,不仅能探测目标位置,也可通过多普勒效应测量其径向速度。然而,传统的雷达信号处理技术与极限计算和典型无线传感器微粒上的存储资源不相匹配。利用小型脉冲多普勒雷达作为传感器节点,通过设计一个新的目标跟踪系统来探索脉冲多普勒雷达和微型无线传感器节点的兼容性。该系统由几个PDR传感器节点组成,来检测移动目标的存在和位置,一个基站节点用来收集传感器节点的检测数据,一个算法来估计目标的位置。结果表明该系统有较小的偏差,可实现目标跟踪。

时栅角位移传感器中的多普勒效应影响及其抑制方法研究

为了适应更多应用场合,时栅角位移传感器需具备动态测量能力,即在传感器动测头转动时进行测量,但传感器的动测头相对于旋转磁场的速度会影响其输出信号的频率和幅值,该现象是一种特殊的多普勒效应。由于动测头信号频率发生变化,所以电路的相频特性和幅频特性使动态测量精度下降。从理论和实验两方面详细分析了这种多普勒效应及其对时栅传感器的影响,并介绍了对该多普勒效应影响的抑制方法。其中,提高旋转磁场速度的方法通过实验验证使动态测量误差减小达90%。

无线传感器网络分布式射频干涉定位方法

针对现有无线传感器网络节点定位方法复杂度较高的问题,提出了一种基于射频干涉的分布式节点定位方法(DRIPS).首先利用2个锚节点形成射频干涉场,然后用其中1个锚节点的移动产生多普勒效应,从而各节点可通过测量自身低频接收信号场强指示的瞬时频率得到与移动锚节点之间的夹角信息.结合锚节点的地理位置,节点融合多组定位角度信息得到最优的位置估计.DRIPS方法仅需利用节点的常规无线通信设备,不需要额外的辅助测量装备,同时各节点独立进行自身的位置估计,不需要进行集中处理,是一种分布式的定位方法.仿真结果表明,对于200 m×200 m的定位区域,在多普勒频偏的测量精度为1 Hz时,节点的平均定位误差可以达到1 m以内.

光子多普勒测速仪与压杆相结合的冲击波反射压力测试技术

为在强电磁干扰环境下测量爆炸冲击波的壁面反射压力,将光子多普勒测速仪(PDV)与压杆相结合,设计了一套压力测试系统。采用滑动安装结构消除探头在应力波作用下产生的轴向速度,根据杆中弹性波多次反射的压杆自由面速度曲线,提取起跳点,拟合得到了压杆声速。对压力测试系统进行了响应特性、有效测量时间和测量下限分析,并采用该系统测量了球形炸药爆炸的冲击波反射压力。研究结果表明:该系统频响低于杆表面粘贴的应变片电测系统,测量下限优于应变片电测系统;测得的球形炸药爆炸的冲击波最大反射压力为463.5 MPa,上升沿为5μs;PDV和压杆相结合的冲击波壁面反射压力测试技术可行。

无线传感网络中多普勒效应的研究与仿真

为了提高无线传感网络的性能,采用离散多径信道的可变延迟模型分析与计算机仿真结合的方法研究了影响无线传感网络信号传输的多普勒效应.仿真结果表明,多普勒效应对无线传感网络传输的信号电平产生干扰,对包络幅度产生不同程度的衰落,多普勒频移越大衰落越深.

基于多普勒效应的超声波安防系统

依据多普勒效应原理。利用超声波作为发射源,采用单片机对人移动产生的多普勒信号进行处理,设计并制作了超声波安防系统,系统具有结构简单,性能稳定,性价比高等特点.

基于地磁和雷达检测的无线车位检测器设计

为了提高单一地磁车位检测器的检测准确率,介绍了一种同时集成地磁和雷达两种探测技术的无线车位检测器的设计。该设计将地磁静态检测和雷达动态检测相结合,可以准确捕捉车辆驶入或驶离停车位时的信号特征,大大减少了车辆持续停车过程中的跳变现象和降低邻近短时间通过车辆的影响,有效提高了产品的检测准确率。实装测试结果表明,该车位检测器可以准确感知车辆的存在,具有较高的检测准确性和可靠性。

基于LoRa的停车位状态信息采集系统设计

为了满足城市停车智慧服务系统的建设需求,设计了一套基于LoRa的停车位状态信息采集系统.详细介绍了前端采集设备和服务器端设备管理系统的设计,重点介绍了车辆检测传感器的设计.车辆检测传感器同时集成了地磁和雷达两种检测技术,结合检测算法的优化设计,有效降低了车辆检测传感器的误检率和漏检率.实装测试结果表明:该系统具有较高的检测准确性和可靠性.

车速检测技术述评

车辆速度是交通信息采集系统检测的主要动态参数之一,对超速违章车辆进行监测进而限速以消除交通安全隐患也日趋重要.论文对当今各种车速检测技术进行了分类研究,阐述了各检测技术的原理并对其性能进行了综合比较和评价,特别提出了一种基于磁通门技术的检测技术.最后,对各检测技术实际的应用场合及情况进行了比较说明,表明视频车辆检测技术将是未来实时交通信息采集和处理技术的发展方向.

基于LabVIEW和PASCO传感器的多普勒测速实验

利用PASCO实验系统中的组件,搭建了基于LabVIEW和PASCO传感器的多普勒测速装置,装置用LabVIEW编程并进行控制,采用多普勒和光电门两种测速方式,取得了不错的效果。

一种利用天线旋转的无线传感器网络定位算法

针对无线传感器网络的低成本、低耗能以及准确定位的需求,提出了一种基于多普勒效应的射频干涉旋转定位算法(RRIPS).先利用设置在锚节点上的2个旋转天线发射相同频率的单频信号,产生多普勒效应,再由待测节点通过分析多普勒频率变化规律获得定位所需的距离信息,最终由待定位节点融合锚节点位于不同位置所测得的多组距离信息,从而获得自身的地理位置估计.与基于射频干涉的分布式节点定位方法(DRIPS)相比,RRIPS仅利用待定位节点的常规无线通信设备接收信号,无需与锚节点进行信息交互,算法简单,运算量小,复杂度低,能耗小.仿真实验表明,在信噪比为10dB时,RRIPS比DRIPS在定位精度上提高了1.5m.