[发明专利]一种仿水黾振动感知定位系统及振动感知定位方法

权利要求书

1.一种仿水黾振动感知定位系统，其特征在于，包括振动信号采集装置和振动信号处理装置；

振动信号采集装置包括部署于平面上的长足传感器和短足传感器，长足传感器包括第一中足传感器(13)、第二中足传感器(14)、第一后足传感器(15)和第二后足传感器(16)，短足传感器包括第一前足传感器(11)和第二前足传感器(12)；

其中，第一中足传感器(13)、第二中足传感器(14)、第一后足传感器(15)和第二后足传感器(16)依次沿预设圆周均匀分布，第一前足传感器(11)、第二前足传感器(12)分布于第一中足传感器(13)和第二中足传感器(14)的对称轴的两侧，第一前足传感器(11)和第二前足传感器(12)相互靠近，第一前足传感器(11)和第二前足传感器(12)位于第一中足传感器(13)与预设圆周的圆心之间且靠近预设圆周的圆心；

第一前足传感器(11)、第二前足传感器(12)、第一中足传感器(13)、第二中足传感器(14)、第一后足传感器(15)和第二后足传感器(16)均与振动信号处理装置电连接；

长足传感器和短足传感器均为仿水黾腿关节处缝感受器的传感器元件；

仿水黾腿关节处缝感受器的传感器元件包括密封腔体、振动薄膜(21)、第一导线(22)和第二导线(23)，振动薄膜(21)固定于密封腔体内，第一导线(22)的第一端焊接在振动薄膜(21)的第一端，第一导线(22)的第二端伸出密封腔体暴露于密封腔体外，第二导线(23)的第一端焊接在振动薄膜(21)的第二端，第二导线(23)的第二端伸出密封腔体暴露于密封腔体外；

在振动薄膜上分布有嵌套沟，嵌套沟包括椭圆沟(211)和竖状沟(212)，竖状沟(212)位于椭圆沟(211)内且沿椭圆沟(211)的长轴走向；嵌套沟的上表面相对于振动薄膜(21)上表面中的平面向内凹陷，嵌套沟的下表面相对于振动薄膜(21)下表面中的平面内外凸出。

2.根据权利要求1所述的仿水黾振动感知定位系统，其特征在于，在嵌套沟中，竖状沟(212)与椭圆沟(211)相分离。

3.根据权利要求1或2所述的仿水黾振动感知定位系统，其特征在于，嵌套沟从振动薄膜(21)的第一端至振动薄膜(21)的第二端均匀排布，相邻嵌套沟内的竖状沟(212)相平行。

4.根据权利要求1所述的仿水黾振动感知定位系统，其特征在于，振动信号处理装置包括控制单元(32)和计算机(34)；

第一前足传感器(11)、第二前足传感器(12)、第一中足传感器(13)、第二中足传感器(14)、第一后足传感器(15)和第二后足传感器(16)均与控制单元(32)电连接，控制单元(32)与计算机(34)通讯连接。

5.根据权利要求4所述的仿水黾振动感知定位系统，其特征在于，振动信号处理装置还包括接线模块(31)和信号转接线(33)；

第一前足传感器(11)、第二前足传感器(12)、第一中足传感器(13)、第二中足传感器(14)、第一后足传感器(15)和第二后足传感器(16)均通过接线模块(31)与控制单元(32)电连接；控制单元(32)通过信号转接线(33)与计算机(34)通讯连接。

6.一种使用权利要求1至5任一项所述的仿水黾振动感知定位系统的振动感知定位方法，其特征在于，包括：

S1、采集长足传感器和短足传感器在预设周期内感受到的振动信号；

S2、根据采集的振动信号，从长足传感器中确定基准传感器，并计算出传感器之间的信号接收时间差和信号传播效率；

传感器之间的信号传播效率的计算，包括：根据采集的振动信号，获取两传感器之间的信号接收值之差ΔM和信号传播距离之差ΔS；根据两传感器之间的信号接收值之差ΔM和信号传播距离之差ΔS，获取两传感器之间的信号传播效率ΔV；

S3、以任意两个传播效率的比值相等为依据，根据所述传感器之间的信号传播效率，计算基准传感器与振动激励源之间的信号传播效率，以获得振动激励源的信号值和振动激励源与基准传感器之间的距离；

S4、根据除基准传感器外的任意两个相邻长足传感器与基准传感器之间的信号接收时间差，确定振动激励源相对基准传感器的方向。