[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

说明书

本发明提出一种仿水黾振动感知定位系统，包括部署于平面上的第一前足传感器、第二前足传感器、第一中足传感器、第二中足传感器、第一后足传感器和第二后足传感器；其中，第一中足传感器、第二中足传感器、第一后足传感器和第二后足传感器依次沿预设圆周均匀分布，第一前足传感器、第二前足传感器分布于第一中足传感器和第二中足传感器的对称轴的两侧，第一前足传感器和第二前足传感器相互靠近，第一前足传感器和第二前足传感器位于第一中足传感器与预设圆周的圆心之间且靠近预设圆周的圆心；上述传感器均与振动信号处理装置电连接。有效减少了传统传感器阵列中的非必要传感器。本发明还提出一种上述仿水黾振动感知定位系统进行感知定位的方法。

技术领域

本发明涉及工程仿生学和传感器技术领域，尤其涉及一种仿水黾振动感知定位系统及振动感知定位方法。

背景技术

在工程应用技术领域，实时且及时检测振动激励源能够避免安全事故，提早实施预防措施，这对工程技术应用具有重要意义。目前，公知的传感器系统仅能检测到振动信号的大小，对振动激励源只能进行粗略定位，且传感器阵列存在传感器冗余和成本高的缺点。

自地球上出现生命开始，每种生物都根据自己的生活环境进化出独特的体型外貌和生存技能，水黾为了适应生活环境、躲避天敌、捕捉猎物，其身体进化成巧妙高效的结构，相比于其他动物进化出五对足四对足来感知信号和移动身体，水黾仅仅通过三对足便实现了振动信号的高灵敏检测和身体的快速移动，水黾通过分散排布的四肢不仅能感知到猎物和天敌而且能对猎物和天敌进行定位。

因此，亟需一种仿水黾振动感知定位系统及振动感知定位方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术中存在的问题，本发明至少从一定程度上进行解决。为此，本发明的第一个目的在于提出了一种仿水黾振动感知定位系统，在保证振动信号检测精度和灵敏度的同时，有效减少了传统传感器阵列中的非必要传感器。

本发明的第二个目的在于提出了一种振动感知定位方法，实现了对振动激励源的超敏感知、快速识别和精确定位。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明的第一个目的在于提出一种仿水黾振动感知定位系统，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、第二中足传感器、第一后足传感器和第二后足传感器，短足传感器包括第一前足传感器和第二前足传感器；

其中，第一中足传感器、第二中足传感器、第一后足传感器和第二后足传感器依次沿预设圆周均匀分布，第一前足传感器、第二前足传感器分布于第一中足传感器和第二中足传感器的对称轴的两侧，第一前足传感器和第二前足传感器相互靠近，第一前足传感器和第二前足传感器位于第一中足传感器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、第二前足传感器、第一中足传感器、第二中足传感器、第一后足传感器和第二后足传感器均与振动信号处理装置电连接。

可选地，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。

可选地，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、第一导线和第二导线，振动薄膜固定于密封腔体内，第一导线的第一端焊接在振动薄膜的第一端，第一导线的第二端伸出密封腔体暴露于密封腔体外，第二导线的第一端焊接在振动薄膜的第二端，第二导线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，嵌套沟包括椭圆沟和竖状沟，竖状沟位于椭圆沟内且沿椭圆沟的长轴走向；嵌套沟的上表面相对于振动薄膜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下表面中的平面内外凸出。

可选地，在嵌套沟中，竖状沟与椭圆沟相分离。