[發明專利]一種仿水黽振動感知定位系統及振動感知定位方法

有效

• 申請號: 202110442694.4
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113514800B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）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（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明提出一種仿水黽振動感知定位系統，包括部署于平面上的第一前足傳感器、第二前足傳感器、第一中足傳感器、第二中足傳感器、第一后足傳感器和第二后足傳感器；其中，第一中足傳感器、第二中足傳感器、第一后足傳感器和第二后足傳感器依次沿預設圓周均勻分布，第一前足傳感器、第二前足傳感器分布于第一中足傳感器和第二中足傳感器的對稱軸的兩側，第一前足傳感器和第二前足傳感器相互靠近，第一前足傳感器和第二前足傳感器位于第一中足傳感器與預設圓周的圓心之間且靠近預設圓周的圓心；上述傳感器均與振動信號處理裝置電連接。有效減少了傳統傳感器陣列中的非必要傳感器。本發明還提出一種上述仿水黽振動感知定位系統進行感知定位的方法。

技術領域

本發明涉及工程仿生學和傳感器技術領域，尤其涉及一種仿水黽振動感知定位系統及振動感知定位方法。

背景技術

在工程應用技術領域，實時且及時檢測振動激勵源能夠避免安全事故，提早實施預防措施，這對工程技術應用具有重要意義。目前，公知的傳感器系統僅能檢測到振動信號的大小，對振動激勵源只能進行粗略定位，且傳感器陣列存在傳感器冗余和成本高的缺點。

自地球上出現生命開始，每種生物都根據自己的生活環境進化出獨特的體型外貌和生存技能，水黽為了適應生活環境、躲避天敵、捕捉獵物，其身體進化成巧妙高效的結構，相比于其他動物進化出五對足四對足來感知信號和移動身體，水黽僅僅通過三對足便實現了振動信號的高靈敏檢測和身體的快速移動，水黽通過分散排布的四肢不僅能感知到獵物和天敵而且能對獵物和天敵進行定位。

因此，亟需一種仿水黽振動感知定位系統及振動感知定位方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術中存在的問題，本發明至少從一定程度上進行解決。為此，本發明的第一個目的在于提出了一種仿水黽振動感知定位系統，在保證振動信號檢測精度和靈敏度的同時，有效減少了傳統傳感器陣列中的非必要傳感器。

本發明的第二個目的在于提出了一種振動感知定位方法，實現了對振動激勵源的超敏感知、快速識別和精確定位。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明的第一個目的在于提出一種仿水黽振動感知定位系統，包括振動信號采集裝置和振動信號處理裝置；

振動信號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、第二中足傳感器、第一后足傳感器和第二后足傳感器，短足傳感器包括第一前足傳感器和第二前足傳感器；

其中，第一中足傳感器、第二中足傳感器、第一后足傳感器和第二后足傳感器依次沿預設圓周均勻分布，第一前足傳感器、第二前足傳感器分布于第一中足傳感器和第二中足傳感器的對稱軸的兩側，第一前足傳感器和第二前足傳感器相互靠近，第一前足傳感器和第二前足傳感器位于第一中足傳感器與預設圓周的圓心之間且靠近預設圓周的圓心；

第一前足傳感器、第二前足傳感器、第一中足傳感器、第二中足傳感器、第一后足傳感器和第二后足傳感器均與振動信號處理裝置電連接。

可選地，長足傳感器和短足傳感器均為仿水黽腿關節處縫感受器的傳感器元件。

可選地，仿水黽腿關節處縫感受器的傳感器元件包括密封腔體、振動薄膜、第一導線和第二導線，振動薄膜固定于密封腔體內，第一導線的第一端焊接在振動薄膜的第一端，第一導線的第二端伸出密封腔體暴露于密封腔體外，第二導線的第一端焊接在振動薄膜的第二端，第二導線的第二端伸出密封腔體暴露于密封腔體外。在振動薄膜上分布有嵌套溝，嵌套溝包括橢圓溝和豎狀溝，豎狀溝位于橢圓溝內且沿橢圓溝的長軸走向；嵌套溝的上表面相對于振動薄膜上表面中的平面向內凹陷，嵌套溝的下表面相對于振動薄膜下表面中的平面內外凸出。

可選地，在嵌套溝中，豎狀溝與橢圓溝相分離。