[發(fā)明專利]一種研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的方法和裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210375648.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN102914668A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉小峰;齊本勝;徐曉平;劉玉宏;苗紅霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號(hào): G01P15/18
• 分類號(hào): G01P15/18;G01D21/02
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 路接洲

1.一種研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于：該方法是在鳥類頭部、翅膀和/或者軀干部位設(shè)置一個(gè)或多個(gè)三軸加速度傳感器采集鳥類飛行時(shí)頭部、翅膀和/或者軀干部位的加速度數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在監(jiān)測(cè)裝置中；計(jì)算機(jī)通過所述裝置中的USB接口獲得相應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將各采樣點(diǎn)加速度數(shù)據(jù)映射為相應(yīng)的擺動(dòng)方位角和擺幅；通過智能控制算法，將被測(cè)鳥類頭部、翅膀和/或軀干的擺動(dòng)映射為鳥類的扭頭、振翅、拐彎和/或滑翔的具體行為。

2.如權(quán)利要求1所述的一種研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于：所述的方法的具體步驟包括：

第一步：將監(jiān)測(cè)裝置安裝于被監(jiān)測(cè)對(duì)象的身上，放飛被監(jiān)測(cè)對(duì)象，同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置；

第二步：所述裝置初始化主控模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，初始化三軸加速度傳感器，定時(shí)器并開啟中斷程序；

第三步：所述裝置設(shè)置并啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；

第四步：采用三軸加速度傳感器采集到的鳥類飛行時(shí)頭部、翅膀和/或者軀干部位的加速度數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)芯片中；

第五步：計(jì)算機(jī)通過所述裝置中的USB接口獲得相應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)；

第六步：計(jì)算機(jī)對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將各采樣點(diǎn)加速度數(shù)據(jù)映射為相應(yīng)的擺動(dòng)方位角和擺幅；

第七步：通過智能控制算法，將被測(cè)鳥類頭部、翅膀和/或軀干的擺動(dòng)映射為鳥類的扭頭、振翅、拐彎和/或滑翔的具體行為。

3.如權(quán)利要求2所述的一種研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于：所述的第二步中裝置每隔1/16s或者1/32s執(zhí)行一次中斷程序；所述的第四步中采用MMA7361L三軸加速度傳感器采集頭部擺動(dòng)信息，采用MMA7660FC三軸加速度傳感器采集翅膀和/或軀干的擺動(dòng)信息，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到MX25L6436E存儲(chǔ)芯片中存儲(chǔ)。

4.如權(quán)利要求2所述的一種研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于：所述第五步中，計(jì)算機(jī)通過所述裝置的USB接口獲得相應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)是在被檢測(cè)對(duì)象歸巢時(shí)，從所述裝置上取下所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通過USB接口連接到電腦上從而獲得數(shù)據(jù)，然后對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果；所述第七步中，所述的智能控制算法包括模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、量子遺傳算法、小波分析、支持向量機(jī)、D-S證據(jù)理論中的一種或多種，來獲取鴿子在飛行時(shí)頭部擺動(dòng)的幅度和頻率、身體的傾斜程度、翅膀扇動(dòng)的幅度和頻率等信息。

5.一種如權(quán)利要求1所述的研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的方法所使用到的裝置，其特征在于：該裝置包括

三軸加速度傳感器，用于采樣鳥類不同部位在X、Y、Z三個(gè)方向的加速度數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，由串行NOR?Flash存儲(chǔ)器為主構(gòu)成，用于存取采樣到的加速度數(shù)據(jù)；

主控模塊，所述裝置核心控制單元，由低功耗小封裝單片機(jī)為主構(gòu)成；

通訊模塊，RS232接口電平和USB接口電平轉(zhuǎn)換電路，分別和主控模塊和USB接口連接；

控制開關(guān)，連接到主控模塊，用于確定所述裝置是否處于工作狀態(tài)，是否可以對(duì)鋰電池充電，以及裝置是處于數(shù)據(jù)采樣階段還是處于數(shù)據(jù)傳輸階段；

電源模塊，給所述裝置提供電源，含鋰電池、充電回路和電壓調(diào)整電路，充電回路連接到USB接口；

USB接口，USB?MINI?B型5Pin接口，給所述裝置提供數(shù)據(jù)交換和充電電源的物理接口；

其中，所述的主控模塊與三軸加速度傳感器、控制開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊相連接，所述的通訊模塊與USB接口相連接，所述的USB接口與電源模塊相連接。

6.如權(quán)利要求5所述的一種研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的裝置，其特征在于：所述三軸加速度傳感器包括兩種三軸加速度傳感器，所用型號(hào)為MMA7361L和MMA7660FC，采用容性MEMs單封裝結(jié)構(gòu)，其中所述MMA7361L三軸加速度傳感器和主控模塊相連，MMA7660FC三軸加速度傳感器與主控模塊相連。

7.如權(quán)利要求5所述的一種研究鳥類飛行動(dòng)力學(xué)的裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊所用型號(hào)為MX25L6436E的Nor?Flash存儲(chǔ)芯片，采用8-pin?SOP封裝，其中所述MX25L6436E存儲(chǔ)芯片與主控模塊相連接。