[發(fā)明專利]一種仿水黽振動(dòng)感知定位系統(tǒng)及振動(dòng)感知定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110442694.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN113514800B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊秋;辛青青;韓志武;侯濤;牛士超;韓奇鋼;穆正知;李博;孫濤;陳豫;李浩然;趙厚琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/22
• 分類號(hào): G01S5/22
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種仿水黽振動(dòng)感知定位系統(tǒng)，其特征在于，包括振動(dòng)信號(hào)采集裝置和振動(dòng)信號(hào)處理裝置；

振動(dòng)信號(hào)采集裝置包括部署于平面上的長足傳感器和短足傳感器，長足傳感器包括第一中足傳感器(13)、第二中足傳感器(14)、第一后足傳感器(15)和第二后足傳感器(16)，短足傳感器包括第一前足傳感器(11)和第二前足傳感器(12)；

其中，第一中足傳感器(13)、第二中足傳感器(14)、第一后足傳感器(15)和第二后足傳感器(16)依次沿預(yù)設(shè)圓周均勻分布，第一前足傳感器(11)、第二前足傳感器(12)分布于第一中足傳感器(13)和第二中足傳感器(14)的對(duì)稱軸的兩側(cè)，第一前足傳感器(11)和第二前足傳感器(12)相互靠近，第一前足傳感器(11)和第二前足傳感器(12)位于第一中足傳感器(13)與預(yù)設(shè)圓周的圓心之間且靠近預(yù)設(shè)圓周的圓心；

第一前足傳感器(11)、第二前足傳感器(12)、第一中足傳感器(13)、第二中足傳感器(14)、第一后足傳感器(15)和第二后足傳感器(16)均與振動(dòng)信號(hào)處理裝置電連接；

長足傳感器和短足傳感器均為仿水黽腿關(guān)節(jié)處縫感受器的傳感器元件；

仿水黽腿關(guān)節(jié)處縫感受器的傳感器元件包括密封腔體、振動(dòng)薄膜(21)、第一導(dǎo)線(22)和第二導(dǎo)線(23)，振動(dòng)薄膜(21)固定于密封腔體內(nèi)，第一導(dǎo)線(22)的第一端焊接在振動(dòng)薄膜(21)的第一端，第一導(dǎo)線(22)的第二端伸出密封腔體暴露于密封腔體外，第二導(dǎo)線(23)的第一端焊接在振動(dòng)薄膜(21)的第二端，第二導(dǎo)線(23)的第二端伸出密封腔體暴露于密封腔體外；

在振動(dòng)薄膜上分布有嵌套溝，嵌套溝包括橢圓溝(211)和豎狀溝(212)，豎狀溝(212)位于橢圓溝(211)內(nèi)且沿橢圓溝(211)的長軸走向；嵌套溝的上表面相對(duì)于振動(dòng)薄膜(21)上表面中的平面向內(nèi)凹陷，嵌套溝的下表面相對(duì)于振動(dòng)薄膜(21)下表面中的平面內(nèi)外凸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿水黽振動(dòng)感知定位系統(tǒng)，其特征在于，在嵌套溝中，豎狀溝(212)與橢圓溝(211)相分離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿水黽振動(dòng)感知定位系統(tǒng)，其特征在于，嵌套溝從振動(dòng)薄膜(21)的第一端至振動(dòng)薄膜(21)的第二端均勻排布，相鄰嵌套溝內(nèi)的豎狀溝(212)相平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿水黽振動(dòng)感知定位系統(tǒng)，其特征在于，振動(dòng)信號(hào)處理裝置包括控制單元(32)和計(jì)算機(jī)(34)；

第一前足傳感器(11)、第二前足傳感器(12)、第一中足傳感器(13)、第二中足傳感器(14)、第一后足傳感器(15)和第二后足傳感器(16)均與控制單元(32)電連接，控制單元(32)與計(jì)算機(jī)(34)通訊連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿水黽振動(dòng)感知定位系統(tǒng)，其特征在于，振動(dòng)信號(hào)處理裝置還包括接線模塊(31)和信號(hào)轉(zhuǎn)接線(33)；

第一前足傳感器(11)、第二前足傳感器(12)、第一中足傳感器(13)、第二中足傳感器(14)、第一后足傳感器(15)和第二后足傳感器(16)均通過接線模塊(31)與控制單元(32)電連接；控制單元(32)通過信號(hào)轉(zhuǎn)接線(33)與計(jì)算機(jī)(34)通訊連接。

6.一種使用權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的仿水黽振動(dòng)感知定位系統(tǒng)的振動(dòng)感知定位方法，其特征在于，包括：

S1、采集長足傳感器和短足傳感器在預(yù)設(shè)周期內(nèi)感受到的振動(dòng)信號(hào)；

S2、根據(jù)采集的振動(dòng)信號(hào)，從長足傳感器中確定基準(zhǔn)傳感器，并計(jì)算出傳感器之間的信號(hào)接收時(shí)間差和信號(hào)傳播效率；

傳感器之間的信號(hào)傳播效率的計(jì)算，包括：根據(jù)采集的振動(dòng)信號(hào)，獲取兩傳感器之間的信號(hào)接收值之差ΔM和信號(hào)傳播距離之差ΔS；根據(jù)兩傳感器之間的信號(hào)接收值之差ΔM和信號(hào)傳播距離之差ΔS，獲取兩傳感器之間的信號(hào)傳播效率ΔV；

S3、以任意兩個(gè)傳播效率的比值相等為依據(jù)，根據(jù)所述傳感器之間的信號(hào)傳播效率，計(jì)算基準(zhǔn)傳感器與振動(dòng)激勵(lì)源之間的信號(hào)傳播效率，以獲得振動(dòng)激勵(lì)源的信號(hào)值和振動(dòng)激勵(lì)源與基準(zhǔn)傳感器之間的距離；

S4、根據(jù)除基準(zhǔn)傳感器外的任意兩個(gè)相鄰長足傳感器與基準(zhǔn)傳感器之間的信號(hào)接收時(shí)間差，確定振動(dòng)激勵(lì)源相對(duì)基準(zhǔn)傳感器的方向。