专利名称：主动振动侦测定位的方法、系统、及环境监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及振动定位技术，更具体地说，涉及一种利用主动振动侦测定位的方法、 系统及环境安全监控系统。
背景技术：
目前对于一些目标物，例如运动物体，其位置或运动轨迹的检测，大多需要在运动物体上安装传感器(如加速度传感器、陀螺仪等)，通过传感器来感测运动物体的运动参数来得到运动物体的运动位置、轨迹等。
然而，在一些情况下，需要检测的运动物体本身是没有安装传感器的，就无法根据运动物体本身的运动参数来得到运动物体的位置、轨迹。为了得到运动物体的位置、轨迹等，目前比较常用的是使用电容屏、电阻屏、红外线等定位方式。对于电容屏和电阻屏的定位方式，通常需要制作一个专门的电容屏平面和电阻屏平面，这样，在一些监控场合，如应用在博物馆、展厅等防盗监测时，就难以实现大面积的监控。而在采用红外线监控时，需要很多的红外收发阵列，也容易被进入者发现，不具有隐蔽性，监测效果不好。另外，当有外来危险人物没有移动，而仅仅潜伏在区域内，或展品被人从监控场合的上空拿走时，也没法提前发现。另外，如果采用主动振动定位的方式除了可以克服大面积定位的应用需求外，还因为振动讯号是自主控制，所以可以有效地阻断不明杂讯的干扰，保证系统的可靠性。发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种利用主动振动侦测来定位目标物的方法。
本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种利用主动振动侦测来定位目标物的系统、及环境安全监控系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种主动振动侦测定位的方法，包括以下步骤
Sl 在同一空间内设置至少三个振动感测装置，并且所述振动感测装置形成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，并设置持续产生参照振动信号传递至所述三角监测区域的振动源；
S2:由每一所述振动感测装置检测同一时间的所述参照振动信号，运算得到参照振动参数；
S3:当所述三角监测区域内的监测状况改变时，所述参照振动信号产生改变，形成目标振动信号；所述监测状况改变包括新的目标物驻留在所述三角监测区域内、或者目标物在所述三角监测区域内移动、或者在所述三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出；
S4 由每一所述振动感测装置检测所述参照振动信号和目标振动信号，并运算得到目标振动参数，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变。
在本发明的主动振动侦测定位的方法中，该方法还包括步骤S5 当步骤S4判断所述三角监测区域的监测状况改变时，根据所述目标振动参数相对于所述参照振动参数的变化运算得到所述目标物的相对位置。
在本发明的主动振动侦测定位的方法的所述步骤Sl中，还包括根据所述振动感测装置或振动源的位置，设定原点坐标；
在所述步骤S5中，得到的所述相对位置为相对于所述原点坐标的相对坐标点。
在本发明的主动振动侦测定位的方法的所述步骤S3中，当所述目标物在所述三角监测区域连续移动时，形成每一时刻的所述目标振动信号；
在所述步骤S5中，检测每一所述目标振动信号，而得到每一时刻的所述相对位置，得出所述目标物的运动轨迹。
在本发明的主动振动侦测定位的方法的所述步骤S2中，所述参照振动参数包括参照振动幅度值、参照振动相位值、以及参照时间值，所述振动感测装置将其感测得到的所述参照振动幅度值、目标振动相位值、其ID码和参照时间值进行处理后，向所述控制处理装置发出；
在所述步骤S4中，所述目标振动参数包括目标振动幅度值、目标振动相位值、以及目标时间值，所述振动感测装置将其感测得到的所述目标振动幅度值、目标振动相位值、 其ID码和目标时间值进行处理后，向所述控制处理装置发出；
在所述步骤S5中，将所述参照振度幅度值与所述目标振动幅度值、所述目标振动相位值与所述参照振动相位值、目标时间值与参照时间值进行对比，根据距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大、振动波相位被改变递延的特性，运算得到所述目标物体在三角监测区域内相对于所述原点坐标的相对坐标点。
在本发明的主动振动侦测定位的方法的所述步骤S2中，所述参照振动参数还包括振动的参照频率值、以及参照相位值；
在所述步骤S4中，所述目标振动参数还包括目标频率值、以及目标相位值；
该方法还包括步骤S6 利用所检测到的所述目标振动幅度值的大小、目标频率值和目标相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份。
本发明还提供一种主动振动侦测定位的系统，其特征在于，包括
至少三个振动感测装置，在同一空间内设置并形成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，用于检测所述三角监测区域内的振动参数；
至少一个振动源，持续产生参照振动信号并传递至所述三角监测区域；以及
控制处理装置，用于接收所述振动参数，并根据所述振动参数判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变；
所述振动参数包括由所述振动感测装置检测得到的所述振动源产生的参照振动参数、以及由新的目标物驻留在所述三角监测区域内、或者目标物在所述三角监测区域内移动、或者在所述三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出时产生的目标振动参数。
在本发明的主动振动侦测定位的系统中，每一所述振动感测装置包括
感测单元，用于采集振动信号，形成振动的电信号；
实时处理单元，与所述感测单元连接，接收所述电信号，处理得到振动参数；
存储单元，与所述实时处理单元连接，存储所述振动参数，并存储有该振动感测装置本身的ID编码；以及
发送单元，与所述实时处理单元连接，将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置。
在本发明的主动振动侦测定位的系统中，所述感测单元包括一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪；所述发送单元为有线发送单元或无线发送单元。
在本发明的主动振动侦测定位的系统中，所述控制处理装置设置在其中一个所述振动感测装置中、或者为独立的控制处理装置，所述控制处理装置内部设有其自身的控制器ID码；所述控制处理装置还包括
接收单元，与每一所述发送单元通讯连接，接收所述目标振动参数和ID编码；
控制处理单元，根据同一时间不同所述ID编码的所述目标振动参数与所述参照振动参数对比或合成运算后，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变，并得到目标物的相对位置，进而得到运动轨迹；以及。
存储单元，与所述控制处理单元连接，用于存储所述控制器ID码、以及所述振动参数。
在本发明的主动振动侦测定位的系统中，所述参照振动参数包括参照振动幅度值、参照时间值、参照频率值、以及参照相位值；
所述目标振动参数包括目标振动幅度值、目标时间值、目标频率值、以及目标相位值；
控制处理单元包括坐标计算模块，用于比对所述参照振动幅度值和目标振动幅度值、所述目标振动相位值与所述参照振动相位值、参照时间值和目标时间值，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大、振动波相位被改变递延的特性，运算得到所述目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点；以及
识别模块，用于根据所检测到的所述目标振动幅度值的大小、目标频率值和目标相位值与所述参照振动幅度值的大小、参照频率值和参照相位值对比的结果不同，来判断识别不同目标物的身份。
在本发明的主动振动侦测定位的系统中，所述系统还包括与所述控制处理装置连接显示所述运动轨迹的轨迹显示装置和/或根据所述运动轨迹发出报警信号的监控报警直ο
在本发明的主动振动侦测定位的系统中，所述系统还包括设置在所述三角监测区域的周边位置处的吸波材料。
本发明还提供一种主动振动侦测定位的环境监控系统，包括
至少三个振动感测装置，与所述环境的地板相接触并成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，监测目标物对所述地板产生的振动参数；
至少一个振动源，持续产生参照振动信号并传递至所述三角监测区域；
控制处理装置，与所述振动感测装置连接并接收所述振动参数，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变；以及
监控报警装置，与所述控制处理装置连接、显示所述目标物的运动轨迹的轨迹显示装置和/或根据所述目标物的身份发出警报；
所述振动参数包括所述振动源产生的参照振动参数、以及由新的目标物驻留在所述三角监测区域内、或者目标物在所述三角监测区域内移动、或者在所述三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出时产生的目标振动参数。
在本发明的主动振动侦测定位的环境监控系统中，每一所述振动感测装置包括
感测单元，用于采集振动信号，形成振动的电信号；
实时处理单元，与所述感测单元连接，接收所述电信号，处理得到振动参数；
存储单元，与所述实时处理单元连接，存储所述振动参数，并存储有该振动感测装置本身的ID编码；以及
发送单元，与所述实时处理单元连接，将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置；
所述控制处理装置设置在其中一个所述振动感测装置中、或者为独立的控制处理装置，包括
接收单元，与每一所述发送单元通讯连接，接收所述振动参数和ID编码；
控制处理单元，根据同一时间不同所述ID编码的所述振动参数进行处理，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变，并得到目标物的相对位置，进而得到运动轨迹；以及
存储单元，与所述控制处理单元连接，用于存储所述控制器ID码、以及所述振动参数。
实施本发明具有以下有益效果利用至少三个振动感测装置构成三角监测区域， 并设置振动源，由振动感测装置监测振动源的参照振动参数；在三角监测区域内的监测状况改变时，会产生振动叠加、阻断或被加强的参照振动信号，使得参照振动信号产生改变而形成目标振动信号，根据振动感测装置监测到的参照振动参数和目标振动参数，来判断三角监测区域内的监测状况是否改变，这样既侦测到有无外来物进入监测区域、或者有无监测区域的物件被移动、或从空中被移出，同时还能侦测到外来物的运动轨迹，实现隐秘而无漏洞侦测。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明利用振动定位的系统的一个实施例的示意框图2是本发明利用振动定位的方法的流程示意图3是本发明利用振动定位的系统应用到环境安全监控的实施例的示意框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的利用振动定位的系统的一个实施例，包括三个振动感测装置10、与该等振动感测装置10通讯连接的控制处理装置30、以及振动源80。利用至少三个振动感测装置10构成三角监测区域，由振动感测装置10监测振动源80的参照振动参数， 并在三角监测区域内的监测状况改变时，与参照振动信号叠加、阻断或被加强的参照振动信号形成目标振动信号。然后，根据振动感测装置10监测到的参照振动参数和目标振动参数的差异，来运算得到三角监测区域的监测状况是否改变，并可进一步的得到三角监测区域内的目标物的运动轨迹，从而可以实现区域监控、轨迹记录等功能。该利用振动定位的系统可以应用于环境安全监控、电子白板等场合中，当然，也可以应用到其他场合中。
该三个振动感测装置10在同一空间内分开放置，并形成一个三角监测区域。在该三角监测区域内，目标物产生的振动可以连续的传播，并由该等振动感测装置10检测得到该三角监测区域内的振动信号。可以理解的，也可以设置三个以上的振动感测装置10，形成多个三角监测区域，从而可以增加监测面积、提高监测精度等。
该振动源80与三角监测区域相接触设置，优选的，可以设置在该三角监测区域的中心位置处，以便于定位。当然，该振动源80也可以设置在其它位置处，只要能够持续产生参照振动信号，并传送至三角监测区域即可。
该振动源80可以采用喇叭、偏心轮、电机等各种能够产生持续稳定的参照振动信号的振动装置，或者，在正常工作时能够产生持续稳定的参照振动信号的其它机器、设备。 该振动源80产生的振动信号可持续的传递至该三角监测区域，并由振动感测装置10感测得到参照振动信号。
该振动感测装置10包括感测单元11、实时处理单元12、存储单元13、以及发送单元14等。该感测单元11用于采集振动信号，形成振动的电信号，可以采用一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪构成。各感测单元11在同一时间检测到目标物在三角监测区域内运动时所产生的振动带来的压力的变化，从而将振动转化为与振动相关的电信号。
该实时处理单元12与感测单元11连接，接收来自感测单元11的电信号，并处理得到振动参数。每一实时处理单元12根据目标物振动产生的电信号，运算得到振动幅度值、时间值、频率值以及相位值等。将各个振动感测装置10接收到振动电信号的时间值进行对比，得到时间差值。
在本实施例中，该振动参数包括由振动源80产生的参照振动参数、以及由目标物在三角监测区域内驻留、移动或三角监测区域的目标物被移出时与参照振动信号叠加、阻断或被加强的参照振动信号而形成的目标振动参数。对应的，参照振动参数包括参照振动幅度值、参照时间值、参照频率值以及参照相位值等；目标振动参数包括目标振动幅度值、 目标时间值、目标频率值以及目标相位值等。
该振动感测装置10的存储单元13与实时处理单元12连接，存储运算得到的振动参数，并且还存储有各个振动感测装置10本身的ID编码，从而将每个振动感测装置10进行区分。
该发送单元14与实时处理单元12连接，将振动参数连同ID编码发送至控制处理装置30，可以为有线发送单元14，也可以为无线发送单元14。
该控制处理装置30可以为一个独立的装置，也可以设置在其中一个振动感测装置10中，该控制处理装置30也可以具有自己的控制器ID码，从而便于多个控制处理装置 30之间的识别。该控制处理装置30包括接收单元31、控制处理单元32、以及存储单元33。 该接收单元31与每一振动感测装置10的发送单元14通讯连接，接收来自发送单元14的振动参数和ID编码。可以理解的，该接收单元31与发送单元14之间可以通过有线或无线连接通讯。当然，该接收单元31也可以做成单独的接收器，再通过有线或无线方式传送到控制处理单元32。
该控制处理单元32根据同一时间不同ID编码的振动参数进行运算、处理，如将同一时间不同ID编码的目标振动参数与参照振动参数对比或合成运算后，判断三角监测区域内的监测状况是否改变，并可进一步得到目标物的相对位置，进而得到目标物的运动轨迹。该存储单元33与控制处理单元连接，用于存储该控制处理装置本身的控制器ID码、以及接收到的振动参数。
在本实施例中，该控制处理单元32可以采用单片机、MCU等，包括坐标计算模块 321和识别模块322。该坐标计算模块321设定有原点坐标，例如将振动源80所在位置设定为原点坐标，根据目标振动参数相对于参照振动参数的变化，振动幅度值和时间差值(将各振动感测装置10的时间值进行对比得到)，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大的特性，运算得到目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点，进而得到目标物的运动轨迹。
该识别模块322则用于判断识别不同目标物的身份。由于不同的目标物的运动特性不一样，所产生的振动波型的振动幅度值的大小、频率值和相位值均不同，从而识别模块 322可以根据所检测到的目标振动幅度值的大小、目标频率值和目标相位值与参照振动幅度值的大小、参照频率值和参照相位值对比的不同，来判断识别不同目标物的身份。
进一步的，该系统还可以包括与控制处理装置30连接的轨迹显示装置40和/或监控报警装置50等。该轨迹显示装置40可以为显示器、显示屏等，用于将目标物的运动轨迹直接输出，或转化为文字和/或图形进行显示。而监控报警装置50可以为声音报警设备、 图像报警设备或灯光报警设备等，根据目标物的身份、运动轨迹等进行发出警报。
进一步的，为了提高定位计算的精度和可靠度，还可以根据三角监测区域周边位置处的振动波反射情况，在周边位置处还设置有吸波材料70，以吸收因振动引起的发射波或驻波等，以提高精度和可靠度。
如图2所示，是本发明利用振动定位的方法的流程图，首先，在同一空间内设置至少三个振动感测装置10，并且振动感测装置10形成至少一个三角监测区域，目标物产生的振动可以在该三角监测区域中连续的传播(步骤S1-1)。
然后，设置振动源80，持续产生参照振动信号并传递至该三角监测区域，以提供参照振动(步骤S1-2)。进一步的，根据该振动源80的位置，设定原点坐标，作为检测到的目标物的相对坐标点的参考点。
由每一个振动感测装置检测振动源80产生的参照振动信号，并运算得到参照振动参数，连同该振动感测装置10本身的ID编码进行编码保存，并向外控制处理装置30发送(步骤S1-3)。优选的，该振动源80设置在该三角监测区域的中心位置，每一振动感测装置检测到的参照振动参数基本相同。在本实施例中，由每一振动感测装置10的感测单元 11分别采集参照振动信号，并将参照振动信号转变成参照电信号；由感测单元11采集振动的参照电信号传送至实时处理单元12，该实时处理单元12根据参照电信号进行处理，得到参照振动参数。该参照振动参数包括参照振动幅度值、参照时间值、参照频率值、以及参照相位值等。得到的参照振动参数连同该振动感测装置10本身的ID编码、参照时间值等进行处理后，通过发送单元14向外发送。
然后，由控制处理装置30接收参照振动参数、对应的ID编码、参照时间值，并进行保存备用(步骤S1-4)。
在对三角监测区域进行监控时，由每一振动感测装置10检测该三角监测区域内10的目标振动信号，并运算得到目标振动信号(步骤S1-5)；在本实施例中，由每一振动感测装置10的感测单元11分别采集目标振动信号，并将目标振动信号转变成电信号；由感测单元11采集振动的目标电信号传送至实时处理单元12，该实时处理单元12根据目标电信号进行处理，得到目标振动参数。该目标振动参数包括目标振动幅度值、目标时间值、目标频率值、以及目标相位值等。
然后，将得到的目标振动参数连同该振动感测装置10本身的ID编码、目标时间值进行编码保存，并向外发送至控制处理装置30 (步骤S1-6)；然后，由控制处理装置30接收目标振动参数，并通过与参照振动参数进行对比、合成运算(步骤S1-7)；然后，根据运算结果判断该三角监测区域的监测状况是否改变(步骤S1-8)由于当目标物进入到该三角监测区域驻留、移动或者三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出时，会对三角监测区域内的振动产生影响，与振动源80产生的参照振动信号叠加、阻断或被加强的参照振动信号形成目标振动信号，从而可以判断该监测状况是否改变。
当判断该监测状况发生变化时，由控制处理装置30根据接收到的参照振动参数和目标振动参数，并运算得到目标物的相对坐标及运动轨迹(步骤S1-9)，否则继续由振动监测装置10对该三角监测区域进行继续监测。
在本实施例中，在未有目标物进入三角监测区域时，该控制处理装置30的接收单元31接收同一时间的、来自所有振动感测装置10发出的参照振动参数和其对应的ID编码。控制处理装置30的控制处理单元32将所有参照振动参数进行处理、存储等。
控制处理装置30将目标振动参数与参照振动参数进行对比，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大、振动波相位被改变递延的特性，运算得到目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点，进而得到目标物的运动轨迹。
例如，振动源80设置在三角监测区域的中间位置时，各振动感测装置10得到的参照振动参数都是一致的；而当目标物进入三角监测区域时，利用距离越远，传播时间越长、 振动幅度值衰减越大、振动波相位被改变递延的特性，离该目标物最近的振动感测装置10 感测到的目标振动参数变化最快、振动幅度值变化最大；而离该目标物最远的振动感测装置10感测到的目标振动参数变化最慢、振动幅度值变化最小，经过控制处理装置30将每一振动感测装置10所监测到的目标振动参数进行运算处理后，即可得到目标物相对于原点坐标的相对坐标点；连续监测，可以得到目标物的连续的相对坐标点；并且，当目标物在三角监测区域连续移动时，形成每一时刻的目标振动信号，将每一时刻的目标振动信号进行检测，得到每一时刻的相对位置，进而得到目标物的运动轨迹。
当然，在有异物进入该三角监测区域并驻留、或者三角监测区域的目标物被移出时，也会改变参照振动的参照振动参数，产生新的目标振动信号，而得到新的目标振动参数，将目标振动参数与参照振动参数进行对比、合成等处理后，即可得到监控区域是否发生变化的判断，以及引起变化的目标物的相对坐标、运动轨迹等。
进一步的，由于不同物体所引起的振动特性不同，利用同一时间、不同振动感测装置10所检测到的振动幅度值的大小、频率值和相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份。
进一步的，可以将得到的运动轨迹、目标物身份等通过轨迹显示装置40进行显示，和/或，通过监控报警装置50发出报警信号。
如图3所示，是本发明的利用振动定位的系统应用到环境安全监控中的实施例。 在本实施例中，该利用振动定位的系统的振动感测装置10分别安装在需要被监控的空间的地板60下侧，从而避免了现有技术需要设置专用平面、或者需要设置若干红外收发阵列所带来的不便，具有良好的隐蔽性、实用性。
采用三个或以上的振动感测装置10均勻的分布在被监控的空间内，从而形成一个或多个三角监测区域，覆盖整个被监控空间。并且，设定被监控空间的中心位置设置振动源80，作为坐标原点，作为目标物的移动参照点。振动源80和目标物在地板60上产生的振动，通过地板60向外传递，由感测单元11采集地板60的振动信号，并转换成振动的电信号。
每一振动感测装置10可以包括一个感测装置外壳，在感测装置外壳内设置有感测单元11、实时处理单元12、存储单元13以及发送单元14等。为了便于隐藏振动感测装置10，可以将整个感测装置外壳设置在地板60之下；当然，也可以根据需要安装在地板60 之上或与地板60接触的其他任意位置。
该感测单元11可以采用一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪，可以直接与地板 60接触，也可以通过感测装置外壳与地板60接触，从而可以采集来自地板60的振动信号。 例如，该感测单元11选用差容式力平衡加速度传感器，采用差动电容结构，利用反馈原理将被测的地板60振动产生的加速度转换为电容器的电容量变化，将加速度的变化转变为电压值，并传送至实时处理单元12。
实时处理单元12可以采用单片机、MCU等，将振动的电信号进行处理，得到振动参数。在本实施例中，该振动参数包括由振动源80产生的参照振动参数、以及由目标物在三角监测区域内驻留、移动三角监测区域的目标物被移出时与参照振动信号叠加、阻断或被加强的参照振动信号而形成的目标振动参数。对应的，参照振动参数包括参照振动幅度值、 参照时间值、参照频率值以及参照相位值等；目标振动参数包括目标振动幅度值、目标时间值、目标频率值以及目标相位值等。每一振动感测装置10的实时处理单元12将其得到的振动参数与存储单元13中存储的对应ID编码，一同通过发送单元14发出。
可以理解的，该存储单元13可以采用各种存储介质；而发送单元14可以为有线发送单元14或无线发送单元14。
进一步的，为了避免地板60周边边缘的振动波放射情况，在地板60的周边可以增加吸波材料70，以吸收因振动引起的反射波或驻波，增加定位计算的精度和可靠度。
该系统的控制处理装置30可以为独立的控制处理装置30，安装到被监控空间的适当位置即可；也可以设置在其中一个振动感测装置10中，从而可以减少设备的数量，该控制处理装置30也可以具有自己的控制器ID码，从而便于多个控制处理装置30之间的识别。该控制处理装置30可以通过有线或无线的方式与每一振动感测装置10通讯连接。当采用无线通讯连接时，还可以增加无线收发器，以便于无线网络的建立。
在本实施例中，该控制处理装置30采用独立的装置，包括处理装置外壳，在处理装置外壳内设置有接收单元31、控制处理单元32、存储单元33等。该接收单元31与每一振动感测装置10的发送单元14通讯连接，接收所有振动感测装置10的振动参数和ID编码，传送至控制处理单元32，并由存储单元33将接收到的振动参数进行存储。该存储单元 33中还可以存储有控制处理装置30自身的控制器ID码，以便于多个控制处理装置30的区分使用。
该控制处理单元32根据同一时间不同ID编码的振动参数进行运算、处理，如将同一时间不同ID编码的目标振动参数与参照振动参数对比或合成运算后，判断三角监测区域内的监测状况是否改变，并可进一步得到目标物的相对位置，进而得到目标物的运动轨迹。
该控制处理单元32可以采用单片机、MCU等，包括坐标计算模块321、识别模块322 等。该坐标计算模块321设定有原点坐标，例如将振动源80所在位置设定为原点坐标，根据目标振动参数相对于参照振动参数的变化，振动幅度值和时间差值(将各振动感测装置10 的时间值进行对比得到)，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大的特性，运算得到目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点，进而得到目标物的运动轨迹。
该识别模块322则用于判断识别不同目标物的身份。由于不同的目标物的运动特性不一样，所产生的振动波型的振动幅度值的大小、频率值和相位值的均不同，从而识别模块322可以根据所检测到的目标振动幅度值的大小、目标频率值和目标相位值与参照振动幅度值的大小、参照频率值和参照相位值对比的不同，来判断识别不同目标物的身份。
在本实施例中，该系统还设有轨迹显示装置40以及监控报警装置50。该轨迹显示装置40与控制处理装置30连接，并将目标物的运动轨迹直接输出，或转化为文字和/或图形进行显示。
该监控报警装置50可以为声音报警设备、图像报警设备或灯光报警设备等，与控制处理装置30连接，根据目标物的身份、运动轨迹等进行发出警报。在本实施例中，该控制处理装置30的存储单元33，还可以预存有特定目标物移动所产生的振动参数。振动感测装置10检测到的振动参数先与存储的振动参数进行对比，如果一致，则不发出警报；如果不一致，则通过该监控报警装置50发出警报。
在使用该系统进行监控时，首先在需要监控的空间内设置至少三个振动感测装置 10。该振动感测装置10安装在监控区域的地板60下侧，并围成三角监测区域，目标物产生的振动可以在该三角监测区域中连续的传播。
然后，设置振动源80，持续产生参照振动信号并传递至该三角监测区域，以提供参照振动。进一步的，根据该振动源80的位置，设定原点坐标，作为检测到的目标物的相对坐标点的参考点。
由每一个振动感测装置检测振动源80产生的参照振动信号，并运算得到参照振动参数，连同该振动感测装置10本身的ID编码进行编码保存，并向外控制处理装置30发送。优选的，该振动源80设置在该三角监测区域的中心位置，每一振动感测装置检测到的参照振动参数基本相同。在本实施例中，由每一振动感测装置10的感测单元11分别采集参照振动信号，并将参照振动信号转变成参照电信号；由感测单元11采集振动的参照电信号传送至实时处理单元12，该实时处理单元12根据参照电信号进行处理，得到参照振动参数。该参照振动参数包括参照振动幅度值、参照时间值、参照频率值、以及参照相位值等。得到的参照振动参数连同该振动感测装置10本身的ID编码、参照时间值等进行处理后，通过发送单元14向外发送。
然后，由控制处理装置30接收参照振动参数、对应的ID编码、参照时间值，并进行13保存备用。
在对三角监测区域进行监控时，由每一振动感测装置10检测该三角监测区域内的目标振动信号，并运算得到目标振动信号；在本实施例中，由每一振动感测装置10的感测单元11分别采集目标振动信号，并将目标振动信号转变成电信号；由感测单元11采集振动的目标电信号传送至实时处理单元12，该实时处理单元12根据目标电信号进行处理，得到目标振动参数。该目标振动参数包括目标振动幅度值、目标时间值、目标频率值、以及目标相位值等。
然后，将得到的目标振动参数连同该振动感测装置10本身的ID编码、目标时间值进行编码保存，并向外发送至控制处理装置30 ；然后，由控制处理装置30接收目标振动参数，并通过与参照振动参数进行对比、合成运算；然后，根据运算结果判断该三角监测区域的监测状况是否改变由于当目标物进入到该三角监测区域驻留、移动或者三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出时，会对三角监测区域内的振动产生影响，与振动源80 产生的参照振动信号叠加、阻断或被加强的参照振动信号形成目标振动信号，从而可以判断该监测状况是否改变。
当判断该监测状况发生变化时，由控制处理装置30根据接收到的参照振动参数和目标振动参数，并运算得到目标物的相对坐标及运动轨迹，否则继续由振动监测装置10 对该三角监测区域进行继续监测。
例如，当目标物进入地板60并在其上移动时，地板60产生振动，与振动源80产生的参照振动信号叠加、阻断或被加强的参照振动信号形成目标振动信号，并传递至振动感测装置10。
每一振动感测装置10的感测单元11分别采集地板60的目标振动信号，并将目标振动信号转变成电信号；由感测单元11采集振动的目标电信号传送至实时处理单元12，该实时处理单元12根据目标电信号进行处理，得到目标振动参数。该目标振动参数包括目标振动幅度值、目标时间值、目标频率值、以及目标相位值等。得到的目标振动参数连同该振动感测装置10本身的ID编码，通过发送单元14向外发送。
由控制处理装置30接收参照振动参数和目标振动参数，并运算得到目标物的相对位置。在本实施例中，在未有目标物进入三角监测区域时，该控制处理装置30的接收单元31接收同一时间的、来自所有振动感测装置10发出的参照振动参数和其对应的ID编码。控制处理装置30的控制处理单元32将所有参照振动参数进行处理、存储等。
当有目标物进入三角监测区域时，该控制处理装置30的接收单元31接收同一时间的、来自所有振动感测装置10发出的目标振动参数和其对应的ID编码。控制处理装置 30将目标振动参数与参照振动参数进行对比，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大的特性，运算得到目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点，进而得到目标物的运动轨迹。
例如，振动源80设置在三角监测区域的中间位置时，各振动感测装置10得到的参照振动参数都是一致的；而当目标物进入三角监测区域时，利用距离越远，传播时间越长、 振动幅度值衰减越大的特性，离该目标物最近的振动感测装置10感测到的目标振动参数变化最快、振动幅度值变化最大；而离该目标物最远的振动感测装置10感测到的目标振动参数变化最慢、振动幅度值变化最小，经过控制处理装置30将每一振动感测装置10所监测到的目标振动参数进行运算处理后，即可得到目标物相对于原点坐标的相对坐标点；通过连续监测，可以得到目标物的连续的相对坐标点；并且，当目标物在三角监测区域连续移动时，形成每一时刻的目标振动信号，将每一时刻的目标振动信号进行检测，得到每一时刻的相对位置，进而得到目标物的运动轨迹。
当然，在有异物进入该三角监测区域并驻留、或者三角监测区域的目标物被移出时，也会改变参照振动的参照振动参数，产生新的目标振动信号，而得到新的目标振动参数，将目标振动参数与参照振动参数进行对比、合成等处理后，即可得到目标物的相对坐标、运动轨迹等。
进一步的，由于不同物体所引起的振动特性不同，利用同一时间、不同振动感测装置10所检测到的振动幅度值的大小、频率值和相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份。
进一步的，可以将得到的运动轨迹、目标物身份等通过轨迹显示装置40进行显示，和/或，通过监控报警装置50发出报警信号。
在本实施例中，进一步包括身份鉴别步骤在控制处理装置30中预存有合法目标物的目标振动参数、目标运动轨迹等，当控制处理装置30监测得到的目标振动参数、目标运动轨迹等与预存的合法目标物的目标振动参数、目标运动轨迹等匹配时，判断目标物为合法目标物，否则判断为非法目标物。
当判定为非法目标物时，控制处理装置30控制监控报警装置50发出报警信号，如发出声音报警、图像报警、光线报警等。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
权利要求
1.一种主动振动侦测定位的方法，其特征在于，包括以下步骤Sl 在同一空间内设置至少三个振动感测装置，并且所述振动感测装置形成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，并设置持续产生参照振动信号传递至所述三角监测区域的振动源；S2:由每一所述振动感测装置检测同一时间的所述参照振动信号，运算得到参照振动参数；53当所述三角监测区域内的监测状况改变时，所述参照振动信号产生改变，形成目标振动信号；所述监测状况改变包括新的目标物驻留在所述三角监测区域内、或者目标物在所述三角监测区域内移动、或者在所述三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出；54由每一所述振动感测装置检测所述参照振动信号和目标振动信号，并运算得到目标振动参数，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变。
2.根据权利要求所述的主动振动侦测定位的方法，其特征在于，该方法还包括步骤 S5 当步骤S4判断所述三角监测区域的监测状况改变时，根据所述目标振动参数相对于所述参照振动参数的变化运算得到所述目标物的相对位置。
3.根据权利要求2所述的主动振动侦测定位的方法，其特征在于，在所述步骤Sl中，还包括根据所述振动感测装置或振动源的位置，设定原点坐标；在所述步骤S5中，得到的所述相对位置为相对于所述原点坐标的相对坐标点。
4.根据权利要求3所述的主动振动侦测定位的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当所述目标物在所述三角监测区域连续移动时，形成每一时刻的所述目标振动信号；在所述步骤S5中，检测每一所述目标振动信号，而得到每一时刻的所述相对位置，得出所述目标物的运动轨迹。
5.根据权利要求4所述的主动振动侦测定位的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述参照振动参数包括参照振动幅度值、参照振动相位值、以及参照时间值，所述振动感测装置将其感测得到的所述参照振动幅度值、参照振动相位值、其ID码和参照时间值进行处理后，向所述控制处理装置发出；在所述步骤S4中，所述目标振动参数包括目标振动幅度值、目标振动相位值、以及目标时间值，所述振动感测装置将其感测得到的所述目标振动幅度值、目标振动相位值、其ID 码和目标时间值进行处理后，向所述控制处理装置发出；在所述步骤S5中，将所述参照振度幅度值与所述目标振动幅度值、所述目标振动相位值与所述参照振动相位值、目标时间值与参照时间值进行对比，根据距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大、振动波相位被改变递延的特性，运算得到所述目标物体在三角监测区域内相对于所述原点坐标的相对坐标点。
6.根据权利要求5所述的主动振动侦测定位的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述参照振动参数还包括振动的参照频率值、以及参照相位值；在所述步骤S4中，所述目标振动参数还包括目标频率值、以及目标相位值；该方法还包括步骤S6 利用所检测到的所述目标振动幅度值的大小、目标频率值和目标相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份。
7.—种主动振动侦测定位的系统，其特征在于，包括至少三个振动感测装置，在同一空间内设置并形成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，用于检测所述三角监测区域内的振动参数；至少一个振动源，持续产生参照振动信号并传递至所述三角监测区域；以及控制处理装置，用于接收所述振动参数，并根据所述振动参数判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变；所述振动参数包括由所述振动感测装置检测得到的所述振动源产生的参照振动参数、 以及由新的目标物驻留在所述三角监测区域内、或者目标物在所述三角监测区域内移动、 或者在所述三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出时产生的目标振动参数。
8.根据权利要求7所述的主动振动侦测定位的系统，其特征在于，每一所述振动感测装置包括感测单元，用于采集振动信号，形成振动的电信号； 实时处理单元，与所述感测单元连接，接收所述电信号，处理得到振动参数； 存储单元，与所述实时处理单元连接，存储所述振动参数，并存储有该振动感测装置本身的ID编码；以及发送单元，与所述实时处理单元连接，将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置。
9.根据权利要求8所述的主动振动侦测定位的系统，其特征在于，所述感测单元包括一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪；所述发送单元为有线发送单元或无线发送单元。
10.根据权利要求9所述的主动振动侦测定位的系统，其特征在于，所述控制处理装置设置在其中一个所述振动感测装置中、或者为独立的控制处理装置，所述控制处理装置内部设有其自身的控制器ID码；所述控制处理装置还包括接收单元，与每一所述发送单元通讯连接，接收所述目标振动参数和ID编码； 控制处理单元，根据同一时间不同所述ID编码的所述目标振动参数与所述参照振动参数对比或合成运算后，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变，并得到目标物的相对位置，进而得到运动轨迹；以及。存储单元，与所述控制处理单元连接，用于存储所述控制器ID码、以及所述振动参数。
11.根据权利要求10所述的主动振动侦测定位的系统，其特征在于，所述参照振动参数包括参照振动幅度值、参照时间值、参照频率值、以及参照相位值；所述目标振动参数包括目标振动幅度值、目标时间值、目标频率值、以及目标相位值； 控制处理单元包括坐标计算模块，用于比对所述参照振动幅度值和目标振动幅度值、 所述目标振动相位值与所述参照振动相位值、参照时间值和目标时间值，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大、振动波相位被改变递延的特性，运算得到所述目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点；以及识别模块，用于根据所检测到的所述目标振动幅度值的大小、目标频率值和目标相位值与所述参照振动幅度值的大小、参照频率值和参照相位值对比的结果不同，来判断识别不同目标物的身份。
12.根据权利要求10所述的主动振动侦测定位的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制处理装置连接显示所述运动轨迹的轨迹显示装置和/或根据所述运动轨迹发出报警信号的监控报警装置。
13.根据权利要求7-12任一项所述的主动振动侦测定位的系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述三角监测区域的周边位置处的吸波材料。
14.一种主动振动侦测定位的环境监控系统，其特征在于，包括至少三个振动感测装置，与所述环境的地板相接触并成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，监测目标物对所述地板产生的振动参数；至少一个振动源，持续产生参照振动信号并传递至所述三角监测区域； 控制处理装置，与所述振动感测装置连接并接收所述振动参数，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变；以及监控报警装置，与所述控制处理装置连接、显示所述目标物的运动轨迹的轨迹显示装置和/或根据所述目标物的身份发出警报；所述振动参数包括所述振动源产生的参照振动参数、以及由新的目标物驻留在所述三角监测区域内、或者目标物在所述三角监测区域内移动、或者在所述三角监测区域内的目标物被移动、被改变或被移出时产生的目标振动参数。
15.根据权利要求14所述的主动振动侦测定位的环境监控系统，其特征在于，每一所述振动感测装置包括感测单元，用于采集振动信号，形成振动的电信号； 实时处理单元，与所述感测单元连接，接收所述电信号，处理得到振动参数； 存储单元，与所述实时处理单元连接，存储所述振动参数，并存储有该振动感测装置本身的ID编码；以及发送单元，与所述实时处理单元连接，将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置；所述控制处理装置设置在其中一个所述振动感测装置中、或者为独立的控制处理装置，包括接收单元，与每一所述发送单元通讯连接，接收所述振动参数和ID编码； 控制处理单元，根据同一时间不同所述ID编码的所述振动参数进行处理，判断所述三角监测区域内的监测状况是否改变，并得到目标物的相对位置，进而得到运动轨迹；以及存储单元，与所述控制处理单元连接，用于存储所述控制器ID码、以及所述振动参数。
全文摘要
本发明涉及一种主动振动侦测定位的方法、系统、及环境监控系统。该方法首先在同一空间内设置至少三个振动感测装置，并且形成至少一个振动可连续传播的三角监测区域；设置振动源，持续产生参照振动信号并传递至三角监测区域；由每一振动感测装置检测参照振动信号，运算得到参照振动参数；当新的目标物进入、驻留在三角监测区域内或者三角监测区域内的目标物被改变时，参照振动信号产生改变，而形成目标振动信号；目标振动信号经运算并发送到控制处理装置，与参照振动参数合成运算得到目标振动参数及相对位置，这样既侦测到有无外来物进入监测区域、以及有无监测区域的物件被改变，同时还能侦测到目标物的运动轨迹，实现无漏洞侦测。
文档编号G01V1/00GK102508286SQ20111029701
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者罗富强 申请人:深圳市合智创盈电子有限公司