在任何情況下,所有的實驗都是在這個場景中完成的。如前所述,我們分別用分析法(二分法)和最速下降法檢測人體位置。通過在不同溫度下進行大量實驗,發現采用最速下降法可以得到最佳的結果。我們分別在不同的環境溫度下進行了實驗,得到了相似的輸出結果。圖4.8為采用解析法所得結果,圖4.9為調整部分參數后的結果。
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圖4.8分析法測量結果
圖4.9分析法測量結果根據比較結果調整一些參數后,用解析法測量誤差較大。調整后,雖然誤差減小,但誤差仍然較大。
圖4.10和圖4.11分別為最速下降法在26.3℃和14.0℃下的比較結果。與分析結果進行比較
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方法,誤差明顯減小。因此,我們決定用這種方法來檢測人類。
圖4.10 14.0℃最速下降法測量結果(暗點表示實際位置,亮點表示檢測位置)
圖4.11最速下降法在14.0℃和26.3℃下的測量結果(暗點表示實際位置,亮點表示檢測位置)
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在討論了如圖4.6(a)所示的測量方法后,我們繼續按圖4.6(b)進行測量,我們在固定傳感器2的角度α的同時,分別保持距離d=0.1m或d=0.4m,在相同溫度下測量。結果如圖4.12和圖4.13所示。
圖4.12根據圖4.5(b)測量的結果(d=0.1m)
圖4.13根據圖4.5(b)測量的結果(d=0.4m)
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結果表明,d=0.4m時的測量結果優于d=0.1m時的測量結果,當d不同時,距離越大,其它一些實驗的結果越好。但如果d值太大,則會導致不好的結果,這是因為共檢測面積減小。同時,我們還發現,在圖4.6(a)下測量的結果比在圖4.6(b)下測量的結果要好,我們可以清楚地看到圖4.8中的檢測區域大于圖4.12中的檢測區域。另外,圖4.13和圖4.14分別給出了在步長C=0.1和C=0.005時分別通過仿真計算得到的比較結果。從比較結果可知,當C=0.1時,有些位置無法求解,誤差也較大。結果表明,較大的步長可以提高收斂速度,但也會導致估計誤差較大。
圖4.13最速下降法模擬C=0.1時的結果
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圖4.14通過最速下降法模擬C=0.005時的結果另外,為了測試傳感器系統能實時檢測到人體位置,我們做了一個移動人體的實驗。在距離傳感器1米處,人類以大約0.5米/秒的速度緩慢地從一側走到另一側(圖4.15(a)),我們還沿著圖4.15(b)所示的方向進行測量。系統響應時間為0.1s,在檢測范圍內隨機采集了多個數據。實驗結果表明,該系統能夠很好地用于運動人體的檢測。[43]
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(一)
(b) 圖4.15人體運動檢測位置
4.6結論
本章介紹了一種利用兩個熱電堆傳感器以一定角度安裝在工作臺上的方法來檢測人體位置。
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通過測量,建立了各傳感器對人體的輸出電壓、距離和角度的近似方程,并介紹了解析法和最速下降法兩種求解方程組的方法。通過對輸出結果的比較,證明了最速下降法是實時獲取人體位置的最佳方法,并通過實驗驗證了該系統能夠穩定工作。同時,分析了影響傳感器性能的一些因素,得出人體溫度直接決定了傳感器的輸出,即在一定的環境溫度下,人體溫度越高,傳感器輸出越大,反之亦然。在實驗方法的基礎上,我們準備在傳感器處于垂直方向時檢測人體的位置或運動,從而將熱電堆傳感器系統應用于天花板上的人體監測。
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第五章。天花板垂直傳感器探測人體
基于水平方向上兩個熱電堆紅外傳感器的原理和測量方法,我們開始考慮將傳感器安裝在天花板上時的人體檢測方法,即檢測 |