[發明專利]一種運動目標的探測定位方法

有效

• 申請號: 201710321926.4
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN108871321B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 張麗敏;王舒凡;王剛;閆鋒
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01C21/12
• 分類號: G01C21/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

本發明提出了一種運動目標的探測定位方法。利用三個呈等腰直角三角形放置的金屬極板同時感應目標經過時電荷量的變化，再由分別接入三個金屬極板的電荷傳感器將產生的感應電荷量轉換成電壓量并做微分處理，最后由采集處理模塊分別采集和測量三組電壓波形的過零點和峰谷值之間的時間差，然后經過公式計算則可得到目標的運動速度、運動方向、與金屬極板的垂直距離、以及運動路線參數，從而實現運動目標的定位。本發明方法顯著特征為基于三個極板感應電荷變化和檢測幾個特征時間點實現運動目標定位，無需精確測定幅值以及數字信號通信實現定位，具有抗干擾能力強、抗遮擋能力強、算法簡單、易實現、低成本等顯著優點。

技術領域

本發明涉及一種運動目標探測和定位的方法，尤其涉及一種通過感應電荷量變化實現運動目標探測和定位的方法。

背景技術

目前，運動目標的定位主要有主動式定位和被動式定位兩大類。主動式定位技術是通過定位目標主動發射信號,并用相應的接收裝置處理信號從而對目標進行探測的技術，如超寬帶(UWB,Ultra Wideband)定位、WiFi定位、射頻識別技術(RFID,RadioFrequency Identification)等。主動式定位通常需要給定位目標添加能夠發射數字信號的標簽，然后運用算法對信號進行處理。這類定位方法只針對添加了標簽的特定對象，應用范圍有限。標簽發射的數字脈沖信號在傳輸過程中會受到干擾，因此定位精度不高，且后端需要復雜的算法進行處理。被動式定位技術中，目標本身不發射信號,探測端會感應到目標產生的信號并進行采集和處理從而實現定位，如紫峰(ZeegBee)定位，基站定位等。這類定位方法通常適用于空闊無遮擋的環境，需要復雜且龐大的基站通信系統，設備較昂貴，通信速率低且難以同時得到速度、方向、高度等動態目標信息，定位精度不高。而目前較為先進的激光掃描定位技術雖然定位精度較高，但是只限于室內定位，定位的空間范圍較小，同時，由于至少需要5個以上的傳感器且激光掃描采用的是機械控制，該定位方法穩定性較差。

定位精度、定位范圍、設備復雜性和成本這幾個因素往往是現如今定位技術所難以同時滿足的。為此，需要一種成本低、穩定性好、定位精度高、定位范圍廣、算法簡單的運動目標定位方法。

發明內容

為了克服上述現有技術中的不足，本發明提出一種通過感應電荷量變化實現運動目標探測和定位的方法。

為實現上述發明目的，本發明提出的技術方案為：

一種運動目標的探測定位方法，利用三個呈等腰直角三角形放置的金屬極板同時感應目標經過時電荷量的變化，再由分別接入三個金屬極板的電荷傳感器將產生的感應電荷量轉換成電壓量并做微分處理，最后由采集處理模塊分別采集和測量三組電壓波形的過零點和峰谷值之間的時間差，然后經過公式計算則可得到目標的運動速度、運動方向、與金屬極板的垂直距離、以及運動路線參數，從而實現運動目標的定位。

上述探測定位方法具體包括如下步驟：

1)將三個金屬極板分別接入電荷傳感器，電荷傳感器均和采集處理模塊連接；

2)放置三個金屬極板，使得三個金屬極板的中心連線構成邊長為d的等腰直角三角形；設其中一個金屬極板為坐標系原點，三個金屬極板構成的平面為x-y平面；

3)當目標平行于x-y平面運動且與金屬極板距離遠大于金屬極板的長和寬時，采集處理模塊分別測出相應電荷傳感器輸出波形的過零點t₁、t₂、t₃以及峰值和谷值之間的時間差Δt₁、Δt₂、Δt₃；

4)目標的運動方向θ，即目標運動路線與x軸方向的夾角，可由過零點t₁、t₂和t₃得到：