[发明专利]一种运动目标的探测定位方法

说明书

本发明提出了一种运动目标的探测定位方法。利用三个呈等腰直角三角形放置的金属极板同时感应目标经过时电荷量的变化，再由分别接入三个金属极板的电荷传感器将产生的感应电荷量转换成电压量并做微分处理，最后由采集处理模块分别采集和测量三组电压波形的过零点和峰谷值之间的时间差，然后经过公式计算则可得到目标的运动速度、运动方向、与金属极板的垂直距离、以及运动路线参数，从而实现运动目标的定位。本发明方法显著特征为基于三个极板感应电荷变化和检测几个特征时间点实现运动目标定位，无需精确测定幅值以及数字信号通信实现定位，具有抗干扰能力强、抗遮挡能力强、算法简单、易实现、低成本等显著优点。

技术领域

本发明涉及一种运动目标探测和定位的方法，尤其涉及一种通过感应电荷量变化实现运动目标探测和定位的方法。

背景技术

目前，运动目标的定位主要有主动式定位和被动式定位两大类。主动式定位技术是通过定位目标主动发射信号,并用相应的接收装置处理信号从而对目标进行探测的技术，如超宽带(UWB,Ultra Wideband)定位、WiFi定位、射频识别技术(RFID,RadioFrequency Identification)等。主动式定位通常需要给定位目标添加能够发射数字信号的标签，然后运用算法对信号进行处理。这类定位方法只针对添加了标签的特定对象，应用范围有限。标签发射的数字脉冲信号在传输过程中会受到干扰，因此定位精度不高，且后端需要复杂的算法进行处理。被动式定位技术中，目标本身不发射信号,探测端会感应到目标产生的信号并进行采集和处理从而实现定位，如紫峰(ZeegBee)定位，基站定位等。这类定位方法通常适用于空阔无遮挡的环境，需要复杂且庞大的基站通信系统，设备较昂贵，通信速率低且难以同时得到速度、方向、高度等动态目标信息，定位精度不高。而目前较为先进的激光扫描定位技术虽然定位精度较高，但是只限于室内定位，定位的空间范围较小，同时，由于至少需要5个以上的传感器且激光扫描采用的是机械控制，该定位方法稳定性较差。

定位精度、定位范围、设备复杂性和成本这几个因素往往是现如今定位技术所难以同时满足的。为此，需要一种成本低、稳定性好、定位精度高、定位范围广、算法简单的运动目标定位方法。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提出一种通过感应电荷量变化实现运动目标探测和定位的方法。

为实现上述发明目的，本发明提出的技术方案为：

一种运动目标的探测定位方法，利用三个呈等腰直角三角形放置的金属极板同时感应目标经过时电荷量的变化，再由分别接入三个金属极板的电荷传感器将产生的感应电荷量转换成电压量并做微分处理，最后由采集处理模块分别采集和测量三组电压波形的过零点和峰谷值之间的时间差，然后经过公式计算则可得到目标的运动速度、运动方向、与金属极板的垂直距离、以及运动路线参数，从而实现运动目标的定位。

上述探测定位方法具体包括如下步骤：

1)将三个金属极板分别接入电荷传感器，电荷传感器均和采集处理模块连接；

2)放置三个金属极板，使得三个金属极板的中心连线构成边长为d的等腰直角三角形；设其中一个金属极板为坐标系原点，三个金属极板构成的平面为x-y平面；

3)当目标平行于x-y平面运动且与金属极板距离远大于金属极板的长和宽时，采集处理模块分别测出相应电荷传感器输出波形的过零点t₁、t₂、t₃以及峰值和谷值之间的时间差Δt₁、Δt₂、Δt₃；

4)目标的运动方向θ，即目标运动路线与x轴方向的夹角，可由过零点t₁、t₂和t₃得到：