基于分布式红外传感器网络的行为识别定位问题的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于分布式红外传感器网络的行为识别定位问题的研究姓名：成雄申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：姚莉秀20070101上海交通大学硕士学位论文摘要基于分布式红外传感器网络的行为识别定位问题的研究摘要1999年，飞利浦实验室首先提出了“环境智能”的设想：到2020年，人们将生活在一个由相互连接着的、智能的、广泛分布的、可响应的电子设备和服务组成的世界中，并以一种更自然、舒适的方式与这些电子设备相处。这些智能电子设备形成一个友好的数字化环境，它可以感受到人们的需求，预测人们的行为并对他们的存在作出响应，从而有效地提

2、高人们的生活质量。普适计算（所有物体均具有计算能力）和无线传感器网络（综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信）的发展，将使得飞利浦能够完全实现其环境智能的设想。我们所开发的人体行为识别系统是基于飞利浦东亚实验室与上海交通大学的一个名为“传感器与环境智能”的合作项目，该项目主要研究无线传感器网络中的数据处理、数据融合和行为识别算法。到目前位置，这套系统的软硬件已经基本建立。传感器节点（BerkleyMotes）将采集到的经过校正的传感器数据通过无线信号和串口发送到PC机，经过一些预处理步骤后，提取特征，然后进行建模或识别。一个

3、动作被分成几个线索，每一个线索的识别需要一个统计模型。最后融合这些线索来识I上海交通大学硕士学位论文摘要别出动作的类型。现在这套系统可以识别的动作有：顾客进入休息区、坐在沙发上、去书架上取书等等。本文首先简要介绍了无线传感器网络的结构、特点和应用，然后详细介绍了人体识别系统的结构、识别算法和识别结果。本文的工作重点是室内人体定位方法和传感器优化配置的研究。提出了一个有实用价值的预处理流程并设计实现了一系列的预处理方法。我们提出一种新颖的室内人体定位的方法，该方法已经被应用到识别系统并且取得了较好的定位效果。最后，为了优化传感器节点的优化配置，由直线

4、扫描波前算法生成应用背景图的Voronoi图，并且将其应用到定位识别系统中。本文的主要贡献和创新体现在：（1）一个新颖的室内人体定位方法。大多数传统的例如GPS、TOA、TDOA的定位算法，这样应用大多在室外空旷地区。虽然也有一些应用中使用了超声波和无线电来进行室内人体定位，但必须在人身上佩戴一些传感器节点或者特殊的收发装置，而这会使得用户感觉很不舒服。通过大量的实验和数据分析，根据红外传感器较高的性价比和稳定的性能，我们设计并实现了一种新颖的室内人体定位方法，并通过对系统内移动物体的状态提出一些合理的假设，增加了该方法的稳定性。与其它基于超声波或

5、者无线电的定位方法比较，本方法具有以下一些优点：1）无需增加任何额外设备；2）人身上无需佩戴传感器；3）容易布置、配置和实现；4）受环境干扰小。II上海交通大学硕士学位论文摘要（2）将Voronoi图应用到“基于无线传感器网络的人体行为识别系统”中,通过由商店场景图生成的Voronoi图的来进行红外传感器节点的优化配置，并且对于不同位置的节点传出的信息设置不同的权值，便于优化定位追踪的算法。Voronoi图能够获得几何拓扑的平分线位置的Voronoi线段和处于中心点位置的Voronoi点，能够满足我们获得的不同层次的信息需要，这样既增加了传感器的信

6、息的正确性也相应地减少了系统生成的噪声。本文采用波前直线扫描算法生成相应的基于欧几里德距离的Voronoi图，并且对于其中的Voronoi点，Voronoi线设置不同的信息权值。与传统的传感器配置方法相比，该算法能够使需要的传感器数量减少一半，并且能够提供基于分层的多权值的信息，便于定位算法的设计与实现，具有良好的性能和稳定性。关键词：传感器网络，无线传感器网络，行为识别,室内人体定位，Voronoi图，波前直线扫描III上海交通大学硕士学位论文摘要RESEARCHONHUMANACTIVITYRECOGNITIONANDINDOORHUMANLO

7、CALIZATIONBASEDONDISTRIBUTEINFRAREDREDSENSORNETWORKSABSTRACTIn1999,PhilipsResearchfirstproposedthevisionofAmbientIntelligence:intheyear2020,peoplewillliveinaworldofinterconnected,smart,distributed,responsivedevicesandservicesandwillrelatetoelectronicsinmorenaturalandcomfortabl

8、ewaysthanwedonow.Thosesmartelectronicswillcreateafriendlydigi