基于物联网的室内人体检测与定位系统设计

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随着物联网技术的不断发展,室内人体检测与定位技术越来越多被应用到智慧生活中,逐渐成为研究热点。射频识别方式需携带电子标签,监控摄像头会侵犯个人隐私;仍需进一步研究便捷且能保护隐私的室内人体定位系统。本文针对现有热释电传感器易受干扰、易误判,定位精度低等不足,研究了基于热释电传感器的人体检测与定位技术,并设计了基于物联网的室内人体检测与定位系统。首先,本文以物联网技术为基础,融合了传感器技术、嵌入式技术和无线通信技术等多种技术,进行了系统功能分析和总体方案设计,主要包括人体检测方案设计、室内人体定位算法方案设计和物联网系统方案设计。通过对不同方案比较分析,选定最佳系统方案的设计。接着,对系统硬件和系统软件分别进行了设计,系统硬件设计主要包括人体热释电红外传感器、数据采集模块、主控制模块、无线通信模块、GPS模块和供电模块的电路设计,给出各模块的电路设计重要参数的选定;系统软件部分主要针对通信协议、主控制软件、室内人体定位算法以及物联网云平台设计。其中通信协议采用MQTT协议进行数据的传输;主控制软件包括数据采集模块、无线通信模块、GPS模块软件设计;室内人体定位算法的设计,通过优化爬坡特性模型,使用改进的电压峰值与爬坡斜率的双动态阈值判定方法,进行人体热源的识别,实现人体有效检测;然后通过对比分析不同室内人体定位算法,采用将八个自制人体热释电红外传感器的检测结果进行区域编码,利用质心定位算法获得室内人体热源位置,通过MATLAB仿真不同室内人体定位算法并进行性能对比;物联网云平台采用阿里云物联网云平台进行设备上云和Web应用开发。最后,进行了系统软硬件制作,搭建了实验测试平台,对检测节点中各模块功能、室内人体检测与定位算法及Web应用进行了验证。通过定性定量实验测试,结果表明,本文设计的基于物联网的室内人体检测与定位系统,能够实现人体有效检测和室内人体定位,进行多区域实时远程监测。
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