模仿人体的智能传感器设想
传感器网络中人体感应智能节点的设计
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ
２０１ ３ Ｎｏ ．３
第 ３期
传 感器 网络 中人体 感应 智 能节 点 的设 计
周 江村 ， 华 泽玺 ， 苗轶如
主机 ， 通信接 口采 用无线和有 线 ２种形式。节点采用主动和被 动相 结合 的检 测方式 ， 组 网时最多可在一个 网络 中接入 ２ ５ ６
个节点 。相对 于电平和 电流环传输方式的传感器 ， 该感应 节点在组 网、 扩展 和某些布线不方便 的场合 更具可操作性 。 关键词 ： 人体感应 ； 单片机 ； 热释 电传 感器 ； 射频 ； Ｒ Ｓ一 ４ ８ ５ 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ２ ． ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２—１ ８ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ６ ６— ０ ３
（ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ｕ ｍａ ｎ ｂ ｏ ｄ ｙ ｉ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ， ａ ｐ ｙ ｒ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｎ ｏ ｄ ｅ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａ Ｔ ｍｅ ｇ ａ ｌ ６ ＭＣ Ｕ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｄ ｅ ｃ ａ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｕ ｍａ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ａ ｃ ｏ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｄ ｉ ｕ ｓ ｏ ｆ ３ ． ５ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｏ ｆ １ １ ０ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｉ ｓ ｈ ｎｄ ａ ｌ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ＭＣ Ｕ． ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｓ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ
人体感应 方案
人体感应方案1. 引言人体感应技术是一种通过感知人体活动或行为的方式来触发或控制其他设备、系统或应用程序的技术。
随着物联网技术的发展，人体感应技术在安全领域、智能家居领域、医疗保健领域等得到了广泛应用。
本文将介绍一种基于红外传感器的人体感应方案，并详细阐述其原理和应用场景。
2. 方案原理传感器是实现人体感应的关键。
一种常用的传感器是红外传感器，它能够通过感受人体散发的红外辐射来判断人体的存在与活动状态。
红外传感器包括红外发射器和红外接收器两部分。
当人体靠近红外传感器时，人体会发出红外辐射，红外接收器会感知到这些辐射，并产生相应的电信号。
在人体感应方案中，红外传感器的工作流程如下：•发射红外信号：红外发射器会周期性地发射红外信号，这些信号会在环境中进行传播。
•接收红外信号：红外接收器会不断地接收环境中的红外信号。
•检测信号变化：当有人体进入红外信号的感知范围内时，红外接收器会检测到信号强度的变化。
•输出电信号：红外接收器会将检测到的信号变化转化为电信号，并输出给其他设备或系统进行处理。
3. 方案应用3.1 安防系统人体感应技术在安防系统中有广泛的应用。
通过将红外传感器安装在需要监控的区域，可以实时感知到区域内是否有人体活动，并及时触发报警或进行视频监控。
这可以大大提高安防系统的实用性和可靠性。
3.2 智能家居人体感应技术在智能家居中也有着重要的作用。
通过将红外传感器安装在家居设备附近，可以实现自动开关灯光、自动调节温度等智能化操作。
例如，在晚上，当人体靠近红外传感器时，灯光会自动打开，为用户提供舒适的照明环境。
3.3 医疗保健人体感应技术在医疗保健领域中也有一定的应用。
通过将红外传感器安装在床边或患者常去的地方，可以实时监测患者的活动状态。
当患者有异常活动时，可以及时发送警报给医护人员，帮助他们及时处理紧急情况。
4. 方案优势相比于其他人体感应技术，基于红外传感器的人体感应方案具有以下优势：•高灵敏度：红外传感器能够高度敏感地感知到人体的存在和活动状态，具有较高的检测准确性。
基于智能手机传感器的人体运动监测系统研究
基于智能手机传感器的人体运动监测系统研究近年来，随着智能手机的普及和其内置的多种传感器的功能日益丰富，利用智能手机进行人体运动监测成为了一个备受关注的领域。
这种基于智能手机传感器的人体运动监测系统具有低成本、便携、易操作等优点，能够大大降低人体运动监测的门槛，同时也可以为健身、医学等领域提供数据支持和辅助工具。
本文将从监测系统的原理、实现方式、应用领域等方面进行探讨和研究。
一、智能手机传感器的原理和种类智能手机的传感器通常涵盖了加速度计、陀螺仪、磁力计、光线传感器、距离传感器、压力传感器等多种类型，这些传感器可以通过手机系统提供的API接口获取到各种数据，包括加速度、角速度、磁场强度、环境亮度、距离、压力等。
其中，加速度计是指可测量手机加速度的传感器，通常采用微机械系统（MEMS）技术制成，主要功能是用于测量手机在三个方向上的加速度情况。
陀螺仪则是一种测量手机角速度的传感器，主要工作原理是通过检测旋转运动产生的角动量来获得角速度数据。
磁力计可以测量手机所处位置的磁场强度，用于导航和定位。
光线传感器和距离传感器主要用于环境亮度感知和近距离物体检测，压力传感器则可以用于测量空气压强和水深。
以上各种传感器的数据可以被应用于各种领域，其中最为广泛的就是利用智能手机传感器进行人体运动监测。
二、基于智能手机传感器的人体运动监测原理人体运动监测是指通过对人体运动状态的监测和记录来了解人体运动状态，进而提升运动效果和健康状态的一种技术手段。
基于智能手机的人体运动监测系统主要利用其内置的多种传感器对人体运动状态进行实时监测和数据采集，通过数据分析和算法实现对人体运动状态的识别、分类和分析。
具体来说，采集到的加速度、角速度和磁场强度等数据可以通过算法进行处理和分析，来识别人体的运动模式和状态。
例如，在跑步过程中，人的身体会出现上下颠簸、左右晃动等动作，在这种情况下，智能手机的加速度计和陀螺仪等传感器可以检测到身体的运动状态，然后通过算法实现对跑步状态的区分和分类，从而得出跑步速度、步数、消耗的卡路里等数据。
仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展
仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展目录摘要 (3)1、仿生技术发展概况 (2)2、嗅觉仿生传感器 (6)2.1仿生嗅觉传感器的研究现状和进展 (6)2.2生物嗅觉的机理及仿生嗅觉系统 (7)2.2.1生物嗅觉机理 (7)2.2.2.仿生嗅觉系统 (8)2.3电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (10)2.3.1仿生电子鼻的基本结构与工作原理 (11)2.3.1仿生电子鼻在食品鉴评中的应用 (11)3、味觉仿生传感器 (12)3.1、味觉传感器的机理及其研究 (12)3.2、电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (14)3.2.1、电子舌的机理及其分类 (14)3.2.1、电子舌技术在食品领域的应用 (15)4、结语 (17)参考文献 (18)摘要人体是各种传感器云集之处, 这些人体传感器具有灵敏度高、选择性好、集成度高等特点。
因此模仿人体的生物感受器研制仿生传感器成为传感技术的一个重要发展方向。
评述目前国际上仿生传感技术的研究进展。
电子鼻技术是探索如何模仿生物嗅觉机能的一门学问。
几乎所有动物,不论是高级的还是低级的,都具有对周围环境中的化学刺激- 气味进行感知并作出适当反应的能力。
本文介绍了电子鼻技术的研究历史、研究现状与发展趋势。
最后展望了其未来应用前景。
随着现代科学技术和科学理念的不断发展。
电子鼻作为一个新兴技术它必将给众多领域带来一次技术革命, 也将逐步走向实用。
关键词：仿生传感技术；电子鼻和舌；发展趋势；应用前景仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展1、仿生技术发展概况自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样的生物,每种生物都拥有神奇的特性与功能,因而能够在复杂多变的环境中生存下来。
仿生学(Bioncis)就是以生物为研究对象,研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程,并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的科学,是生物科学与工程技术相结合的一门综合的边缘学科。
人体感应方案
人体感应方案引言随着科技的不断进步，人体感应技术在各个领域中的应用也越来越广泛。
人体感应方案是一种基于传感技术的解决方案，通过感应人体的存在、位置或动作等信息，实现与人体的交互。
本文将介绍人体感应方案的工作原理、应用领域和未来发展方向。
工作原理人体感应方案主要基于以下几种传感技术：1.红外线传感器：红外线传感器能够感应到人体释放的红外线辐射，通过测量红外线的强度和变化，来判断人体的存在、位置和动作。
2.雷达传感器：雷达传感器利用无线电波的反射来感应人体的存在。
当有人体经过时，无线电波会被人体反射回来，通过测量反射信号的强度和时间延迟，可以确定人体的位置。
3.超声波传感器：超声波传感器通过发射和接收超声波来感应人体的位置和距离。
当超声波遇到人体时会被反射回来，通过测量回波的时间来计算人体的距离。
工作原理大致相同，都是通过感应到人体产生的某种信号，然后经过信号处理和算法分析，得出人体的相关信息。
应用领域人体感应方案在以下领域中有着广泛的应用：1.安防领域：人体感应方案可以应用于室内、室外的安防系统中，比如入侵报警、视频监控等。
当有人体靠近或进入受保护的区域时，系统可以及时发出警报，提醒相关人员或触发其他安全措施。
2.智能家居：人体感应方案可以让智能家居感知到人体的存在和位置，从而根据人的需求自动调节照明、温度、音乐等环境因素，提供更舒适的居住体验。
3.健康领域：人体感应方案可以应用于健康监测设备中，实时感知人体的体温、心率、呼吸等生理参数，并将数据传输到手机或云端，方便医疗人员进行监测和诊断。
4.自动门禁：人体感应方案可以应用于自动门禁系统中，当有人靠近门口时，系统可以自动感应并打开门，提高出入的便利性和安全性。
未来发展方向随着科技的不断进步，人体感应方案还有许多潜在的发展方向：1.多模态感应：将不同的传感技术结合起来，如红外线、雷达、超声波等，可以提高人体感应的精度和可靠性。
2.深度学习与人体感应的结合：利用人工智能的深度学习算法，可以实现对人体动作的识别和分析，从而为人体感应方案提供更加智能的功能。
人体存在传感器原理
人体存在传感器原理随着科技的发展，我们的生活越来越依赖于各种传感器。
传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置，它们广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
而人体存在传感器则是一种特殊的传感器，它可以感知人体的存在，广泛应用于安防、自动化、智能家居等领域。
本文将介绍人体存在传感器的原理及其应用。
一、人体存在传感器的原理人体存在传感器是一种基于红外线技术的传感器，它可以感知人体的存在并输出电信号。
其原理与红外线传感器类似，都是通过红外线信号的反射来判断物体的存在。
不同的是，人体存在传感器可以识别人体的特征，从而判断是否有人存在。
人体存在传感器主要由以下几个部分组成：1. 红外发射器：它可以发射红外线信号，通常使用红外二极管作为发射器。
2. 红外接收器：它可以接收红外线信号，通常使用光敏二极管或红外线接收头作为接收器。
3. 信号处理器：它可以对接收到的信号进行处理，判断人体是否存在，并输出相应的电信号。
当有人进入传感器的监测范围时，红外发射器会发射红外线信号，这些信号会被人体反射回来，并被红外接收器接收到。
接收器将接收到的信号转化为电信号，并传输到信号处理器中。
信号处理器会对电信号进行处理，判断人体是否存在，并输出相应的电信号。
这些电信号可以用于触发报警器、控制灯光等操作。
二、人体存在传感器的应用人体存在传感器广泛应用于安防、自动化、智能家居等领域。
下面介绍几个典型的应用案例。
1. 安防领域人体存在传感器可以用于安防领域，例如在门口安装一个人体存在传感器，当有人进入房间时，传感器会自动触发报警器，从而起到防盗的作用。
2. 自动化领域人体存在传感器可以用于自动化领域，例如在自动门的控制系统中，可以使用人体存在传感器来检测门口是否有人，从而自动控制门的开关。
3. 智能家居领域人体存在传感器可以用于智能家居领域，例如在客厅安装一个人体存在传感器，当有人进入房间时，传感器会自动控制灯光的开关，从而实现智能家居的功能。
智能假肢设计原理
智能假肢设计原理引言：随着科技的不断发展，智能假肢作为现代医疗技术的重要创新之一，为失去肢体功能的人群重获生活自理能力提供了希望。
智能假肢设计原理的研究与应用，旨在通过模仿人体运动方式、感知外界环境以及与人体神经系统的交互，实现假肢的智能化控制与适应性运动。
本文将从传感技术、运动控制和神经接口三个方面介绍智能假肢设计的原理。
一、传感技术智能假肢设计中的传感技术是实现假肢与人体神经系统的交互的关键。
通过传感器的应用，智能假肢可以感知人体运动的意图和外界环境的变化，并将这些信息转化为控制信号。
常见的传感器包括肌电传感器、惯性传感器、压力传感器等。
肌电传感器能够通过检测肌肉活动的电信号，实现对假肢的精准控制。
惯性传感器可以感知人体的运动姿势和加速度，实现假肢的灵敏运动。
压力传感器可以检测人体与假肢之间的接触压力，从而提供更好的触觉反馈。
这些传感器通过将感知到的信息传输给控制系统，实现假肢的智能化控制。
二、运动控制智能假肢的运动控制是指通过控制系统将传感器感知到的信息转化为假肢的运动指令，实现对假肢的精确控制。
运动控制可以分为开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制是根据预设的模式和规则进行运动，无法根据外界环境和用户意图进行调节。
闭环控制则能够根据传感器感知到的信息进行实时调整。
现代智能假肢多采用闭环控制方式，通过控制算法对传感器数据进行处理和分析，实现对假肢的精确控制。
常用的控制算法包括PID控制、神经网络控制等，它们能够根据多个传感器的数据进行综合判断，实现智能化的运动控制。
三、神经接口为了更好地与人体神经系统进行交互，智能假肢设计中涉及到神经接口技术。
神经接口技术主要包括表面肌电电极、神经电极和神经肌肉电刺激等。
表面肌电电极能够非侵入性地检测肌肉活动的电信号，实现对假肢的控制。
神经电极是将电极植入到神经组织中，能够直接读取神经信号，实现更精准的控制。
神经肌肉电刺激是通过电刺激肌肉组织，模拟神经信号，实现对假肢的控制。
人体运动传感器技术的研究与应用
人体运动传感器技术的研究与应用引言人体运动传感器技术的研究与应用是体育医学、康复医学、医疗器械等领域的热门话题。
该技术通过设计、开发和应用传感器来监测人体运动，可以实现对身体状态、活动量、心肺功能等进行精准监测和分析。
随着科技的不断发展和医疗技术的深入应用，人体运动传感器技术将在未来得到越来越广泛的应用。
一、人体运动传感器技术的基本原理人体运动传感器技术是通过传感器来实现体内的信号采集和处理，从而得出人体运动的状态和参数。
由于人体的运动本质上是一种影响力学现象，因此可以通过测量力和动作对活动进行监测。
当前最常见的人体运动传感器技术包括力敏感器、加速度计和陀螺仪。
1.力敏感器力敏感器是一种广泛使用的传感器，可帮助测定在某点或该点周围所施加的力。
“受力敏感器（叉子）”通过弹性变形测试测定力的大小，该测试对时间和空间的微调使其可检测较小的力。
通过受到力敏感器的力，从而测定人体关节的活动状态，如踝关节、膝关节等。
2.加速度计加速度计也是一种常见的传感器，常用于测量物体的加速度和速度。
它常被用来测量身体的加速和速度，以便了解身体动态和其他相关信息。
当进行跑步训练时，加速度计可以测量出步频、步长、落地时间等数据，帮助跑者提高运动技能。
3.陀螺仪陀螺仪是一种用于测量和检测角速度和角位移的传感器。
它被点到身体上可以帮助测量身体在空间中的转动速度，尤其适用于检测一些需要掌握空间姿势的项目，如器械体操、花样游泳等。
二、人体运动传感器技术的应用领域人体运动传感器技术的应用不仅局限于日常健身，而且在医疗领域和体育训练中也有着广泛的应用。
1.医疗领域在物理治疗中，人体运动传感器技术可以帮助理疗师对病人的活动能力进行精准评估。
利用力敏感器和加速度计，可以测量出活动中不同部位的力度、连续性等信息，帮助医生掌握身体的精细运动情况，定制更加有效合理的康复方案。
同时，开发出某些功能良好的假肢和手术辅助器材后，人体传感器技术可以在帮助更多身体障碍者恢复生活能力上发挥巨大优势。
可穿戴设备中的智能传感器设计与实现
可穿戴设备中的智能传感器设计与实现随着科技的发展和普及，可穿戴设备已经成为很多人生活中的重要组成部分。
这些设备包括腕表、眼镜、手环等等，它们与人的身体连接，可以监测心率、步数、睡眠等指标，并提供用户定制化的数据分析和健康建议。
但是，这种可穿戴设备的核心是智能传感器，传感器的设计和实现，直接影响到可穿戴设备的性能和用户体验。
一、智能传感器的基本原理智能传感器是一种将物理量转化为电信号输出的装置。
它们能够感知生物体的运动和生理状态，比如测量心率、血氧、体温等参数。
其基本原理是利用鸡蛋石原理，即根据物理量的变化，改变传感器内部的电阻、电容、电感等参数，进而输出电信号。
这些电信号被智能芯片采集后，经过一系列处理和算法分析，就可以成为人们能够理解和利用的数据。
二、智能传感器的拓扑结构智能传感器的拓扑结构是指传感器内部的电路连接方式。
一般来说，智能传感器的拓扑结构分为三种：桥式、共模、差分式。
桥式结构：桥式结构是一种常见的及准确的传感器结构，因其有二次灵敏度而被称为完全桥。
传感器所测量的受力或应变将会通过四个电阻变化而变化，二次变化也将会通过不同输出漂移。
不同的传感器可能有不同的桥结构。
共模结构：共模结构是一种抗干扰能力和低噪声的传感器结构，其中最常用的是开关式传感器，传感器在获得信号时开关闭合，从而获得一个可定位的信号，同时减少不必要的噪音。
差分结构：差分结构是一种高精度的传感器结构，可提供良好的抗干扰性和线性范围。
三、智能传感器的应用范围智能传感器的应用范围非常广泛，不仅涵盖了健康管理和运动监测，还涉及到机器人、环境监测等领域，尤其是在实时监测和大数据分析方面有着广泛的应用。
1. 健康管理领域：智能传感器在健康管理领域发挥着重要的作用，包括睡眠监测、心率监测、血氧监测等，能够通过数据分析和算法计算提供个性化的健康建议。
2. 运动监测领域：智能传感器在运动监测领域也有着广泛的应用，包括长跑速度、步数、运动距离等信息的监测。
模仿人体的智能传感器设想
Ａｓ ｕ ｐｔｏ ｏ ｎｔ ｌｉ ｅ ｅ ｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｍ ａ ｏ ｓ ｍ ｉ ｎ ｆ ｉ ｅ ｌｇ ｎｔ ｓ ｎｓ ｒ ｓ ｍ ｌ ｔｎｇ ｈｕ ｎ ｂ ｄｙ
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数值 量 转 换 成 符 号 量 ， 宏 观 角 度 使 测 量 科 学 向 人 从 类 的 自然语 言 理 解 方 面 迈 出 了重 要 的 一 步 ， 也 体 这
为 了 找 出 目前 技 术 水 平 下 的 模 糊 传 感 器 智 能化 水 平 不 高 的 原 因 ， 先 考 查 一 下 人 体 传 感 器 。人 体 首 传 感 器 是 一 种宏 观 传 感 器 ， 脑 的 重 要 特 征 之 一 就 人
（ 华 大学 机械 工 程 系 ， 京 １０ ８ ） 清 北 ０ ０ ４
摘
要 ：对 目前 的智 能传 感器 和 人体 传感 器作 了对 比 ， 出 了 目前 的 智 能传 感 器智 能化 水 平 不 高 的根 本 指
原 因 为缺 少“ 右脑 处 理器 ” 。提 出 了给模 糊 传感 器 添加 “ 右脑 处理 器 ” 的初 步设 想 ， 在 目前 的技术 水 平 下 ， 并 给出 了对 人体 传感 器 “ 右脑 ” 拟 的一 个 简单 可行 的方 案 。 模 关键 词 ：人体 传感 器 ； 能 传感 器 ； ２２ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ０—９ ８ （０ ２ ０ ７ ７ ２ ０ ）８—０ １ —０ ０７ ３
智能机器人的多传感器融合技术探讨
智能机器人的多传感器融合技术探讨智能机器人作为人工智能的重要应用领域之一，旨在通过模仿人类的思维和行为，实现自主感知、学习和交互能力。
多传感器融合技术是智能机器人实现高效感知的重要手段之一。
本文将探讨智能机器人多传感器融合技术的原理、应用领域和未来发展趋势。
一、多传感器融合技术原理多传感器融合技术通过整合多种传感器的信息，帮助机器人获取更全面和准确的环境感知信息。
其基本原理是利用传感器之间的互补性，相互补偿不足，减少噪音，并提高感知信息的可靠性和稳定性。
常见的传感器包括视觉传感器、声音传感器、力触传感器、惯性传感器等。
通过将各种传感器的数据进行融合，并进行信息处理和推理，智能机器人能够更好地理解和适应不同的环境。
二、多传感器融合技术的应用领域1. 自主导航与定位：多传感器融合技术为智能机器人提供了精确的自主导航和定位能力。
通过结合视觉传感器、惯性传感器和距离传感器等，机器人能够实时感知周围环境的障碍物、地标和地形，并根据这些信息确定自身的位置和姿态，实现高精度的导航和定位。
2. 人机交互：智能机器人的人机交互能力对于实现机器人的智能化至关重要。
多传感器融合技术可提供更多的感知信息，使机器人能够准确识别人体姿态、面部表情和语音等，并根据这些信息调整自身行为，更好地理解和响应人类的需求和意图。
3. 环境监测与控制：多传感器融合技术在环境监测与控制方面也有着广泛应用。
例如，通过结合温度传感器、湿度传感器和气体传感器等，智能机器人能够实时监测空气质量、温度和湿度等环境参数，并根据监测结果自动调节空调、加湿器等设备，提供舒适的生活环境。
三、多传感器融合技术的未来发展趋势虽然目前多传感器融合技术在智能机器人领域已取得了一定的进展，但仍面临一些挑战和发展空间。
1. 算法优化：目前多传感器融合技术的算法还存在一定的不足，如处理速度较慢、精度有限等。
未来的发展需要进一步优化算法，提高融合处理的效率和准确性，以实现更精确的环境感知和控制能力。
智能家居系统中的人体红外传感器设计与优化
智能家居系统中的人体红外传感器设计与优化智能家居系统是指通过各种智能设备和传感器，实现对家居环境的监测和控制，提供舒适、便捷、安全的居住体验。
而人体红外传感器作为智能家居中的重要传感器之一，起到了识别人体活动并触发相应设备的作用。
本文将深入探讨人体红外传感器的设计原理、优化方法以及在智能家居系统中的应用。
人体红外传感器利用红外辐射原理，通过感知人体散发的红外辐射来判断人体的存在与活动。
其工作原理如下：当人体进入传感器监测范围时，其散发的红外辐射会被传感器感知到，并通过信号处理模块进行处理和判断。
一旦判断检测到人体活动，传感器将向智能家居系统发送信号，以便触发相应的设备操作，如自动开关灯光、调节温度等。
在设计人体红外传感器时，需要考虑以下几个重要因素：检测范围、检测角度、灵敏度和可靠性。
首先是检测范围，该参数决定了传感器能够监测的最大距离。
一般来说，传感器可以通过调节焦距或增加传感器数量来实现不同范围的检测。
其次是检测角度，传感器需要在设定的角度范围内进行监测。
常见的红外传感器设计有单向探测和全向探测两种方式。
单向探测适用于需要特定方向监测的场合，而全向探测适用于需要全方位监测的场合。
其次是灵敏度，传感器需要能够准确感知人体的微小红外辐射差异，从而实现精细的人体探测。
最后是可靠性，传感器需要具备较高的稳定性和抗干扰能力，以确保正常工作。
优化人体红外传感器的方法主要包括：抗干扰设计、低功耗设计和成本效益优化。
首先，抗干扰设计对于传感器稳定工作至关重要。
传感器应采用合适的滤波器和放大器，以减少环境噪声和干扰信号的影响。
其次，低功耗设计可以延长传感器的使用寿命，并节约能源。
传感器应采用低功耗的电路设计和合理的工作模式，以降低功耗。
最后，成本效益优化是在满足性能要求的前提下，追求制造成本和应用成本的最优化。
传感器设计应合理选择材料和制造工艺，以实现性价比的最大化。
在智能家居系统中，人体红外传感器的应用非常广泛。
基于人体身体数据的运动状态监测及分析系统设计
基于人体身体数据的运动状态监测及分析系统设计随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人加入到了健身活动中。
为此，许多公司开始开发基于人体身体数据的运动状态监测及分析系统。
这种系统可以通过收集人体运动时的数据，分析和评估人体运动状态，以达到更有效的锻炼效果。
本文将从以下几个方面介绍如何设计一个基于人体身体数据的运动状态监测及分析系统。
一、系统概述基于人体身体数据的运动状态监测及分析系统（以下简称“系统”）是一种通过运用传感器技术对人体运动状态进行实时监控，并通过云计算、数据挖掘等技术对运动状态数据进行分析和评估的智能系统。
在系统中，采集数据的传感器可以包括传统的心率、步数等传感器，也可以包括更加先进的传感器，如加速传感器、陀螺仪等。
二、数据采集与处理在系统中，数据采集的传感器数量会根据需求不同而有所不同。
但是，在设计时需要考虑的是，传感器的位置和布局。
为了保证数据的准确性，需要在身体相应部位安置传感器。
例如，针对跑步运动，可以在鞋底或跑步鞋上安装加速传感器，通过测量鞋底的运动状态来评估跑步姿势和步频等信息；对于瑜伽或多项运动技能训练，可以在身体的肢体上分别安放加速传感器和陀螺仪等多个传感器，以更全面地评估身体姿态、角度等信息。
当数据传感器采集到数据后，需要对数据进行预处理工作。
数据预处理包括数据清洗和数据预测两个环节：在数据清洗环节中，需要进行不良数据过滤、数据去重、异常数据的处理等操作，确保数据的准确性；数据预测环节是指对数据的趋势、规律、特征进行分析，为运动状态评估提供预测和建模依据。
三、云计算及数据挖掘在数据采集和预处理后，就需要将数据上传至云端进行处理。
云计算及数据挖掘技术对大规模数据的处理能力要远超单机处理，具有更好的可扩展性。
在使用云计算技术时，需要考虑系统的稳定性，利用虚拟化技术和容器技术，将系统部署到多个节点中，以实现容灾和扩展功能的需要。
在数据挖掘方面，需要选取贝叶斯分类器、支持向量机、决策树等算法进行模型选取与优化。
基于智能手机的人体姿态识别与运动跟踪
基于智能手机的人体姿态识别与运动跟踪智能手机已经成为现代生活的重要组成部分，通过智能手机的内置传感器和先进的计算能力，我们可以实现许多令人惊叹的功能。
其中之一就是人体姿态识别和运动跟踪。
本文将介绍基于智能手机的人体姿态识别和运动跟踪的原理、应用和挑战。
一、智能手机传感器与人体姿态识别智能手机通常配备了多个传感器，例如陀螺仪、加速度计和磁力计等。
这些传感器可以测量智能手机在三个轴上的加速度、角速度和磁场。
通过对这些数据进行分析和处理，我们可以了解智能手机的方向和位置，并推测用户的姿态。
人体姿态识别可以在许多领域中发挥重要作用。
在健身领域，智能手机可以识别用户的姿势，例如仰卧起坐或俯卧撑的动作，然后给予及时反馈和指导。
在体育领域，智能手机可以识别运动员的动作，帮助教练员分析和改进技术。
在医疗领域，智能手机可以监测和识别患者的姿势，提供个性化的康复训练计划。
二、智能手机传感器与运动跟踪除了姿态识别，智能手机还可以跟踪用户的步数、距离和活动时间等运动相关的数据。
通过智能手机内置的加速度计和陀螺仪传感器，智能手机可以准确地计算出用户的步数和步行距离。
而通过运动传感器和GPS技术的结合，智能手机还可以跟踪用户的跑步、骑行和游泳等不同类型的运动。
运动跟踪可以帮助用户更好地了解自己的运动习惯和健康状况。
用户可以通过智能手机上的应用程序查看自己的运动数据，例如步数、卡路里消耗和运动时长等。
此外，智能手机还可以发送提醒，鼓励用户完成每天的运动目标，帮助用户养成良好的运动习惯。
三、挑战与解决方案尽管基于智能手机的人体姿态识别和运动跟踪有许多优势，但也面临一些挑战。
首先，智能手机的传感器精度和可靠性可能会受到限制。
传感器的误差和噪声可能会影响姿态识别和运动跟踪的准确性。
解决这个问题的方法是经过精确校准，并利用多个传感器的数据进行融合。
其次，人体姿态识别和运动跟踪需要高效的算法和计算能力。
由于智能手机的计算资源有限，进行实时的姿态识别和运动跟踪可能会面临挑战。
人体仿生学的研究与应用
人体仿生学的研究与应用人体仿生学是一门研究生物学、工程学、计算机科学等多学科交叉融合的新兴学科，通过模仿生物体的结构、功能及行为等特征，从而设计出具有类似生物体功能的新型材料、装置及机器人等。
仿生学领域的不断发展，使我们深入研究更多的智慧机器人的生产和使用，创造出更加人性化、舒适和安全的工业和居家环境。
一、仿生材料仿生材料是仿生学中应用最广泛的一部分，它是通过模仿生物体内部的结构和机理来设计出具有类似功能的材料。
例如，我们发现蚊子靠遥感来寻找食物，便运用这种原理，设计出了纳米传感器，这一仿生材料可以在天花板上将机器人的位置感知出来，并通过无线传输的方式将信息传递给集成的智能系统。
此外，仿生材料还可以应用于飞行器的研发中，研制出更加符合空气动力学的材料，提高机器人的飞行速度和安全性。
二、仿生机器人仿生机器人是一个典型的结合了机械、电子、计算机等多学科知识的技术，它不仅可以模拟人体运动和感应，而且还可以在各种环境下发挥作用。
例如，仿生机器人可以拥有更优秀的敏感度和反应能力，从而更准确地进行追踪和感知工作。
此外，仿生机器人也可以应用于医疗领域，利用先进的仿生技术结合智能机器人的设计，为手术的成功率提供了更高的保障。
我们可以通过仿生机器人在不同场景下的行动，来实现解决自然环境的破环和生态环境的修复等重要任务。
三、仿生设备仿生设备是通过仿照生物功能的原理而设计的设备，它可以应用于医疗、航空、矿山等多个领域。
例如，仿生人眼是一个非常成功的仿生设备，通过分子采集和液晶显示技术，实现对光线的高效生产和投射，从而提供高清晰度的图像。
另外，仿生设备也可以应用于矿山和工业生产中，通过模仿蜜蜂上的蜂毒采集谷粒的行为，来开发出更具效率的智能机械，提高工厂的生产效率和质量。
四、仿生智能仿生智能是一种结合了仿生学和人工智能技术的学科，通过模拟生物大脑神经网络的社交学习，设计出更智能、更具智能化的机器人以及智能应用。
例如，仿生智能已应用于管理领域，并在机器人分类、摄影领域产生奇妙效果。
人体存在传感器原理
人体存在传感器原理随着科技的不断发展，传感器技术已经广泛应用于生活中的各个领域。
其中，人体存在传感器是一种比较常见的传感器，它可以检测人体的存在和活动状态。
本文将介绍人体存在传感器的原理和应用。
一、人体存在传感器的原理人体存在传感器是一种基于红外线原理的传感器。
它主要由红外发射器、红外接收器和信号处理器等组成。
当有人体靠近传感器时，红外发射器会发射一定频率的红外光线，这些光线会被人体吸收或反射。
反射的光线会被红外接收器接收到，并转换成电信号。
信号处理器会对这些电信号进行处理，并判断是否有人体存在。
人体存在传感器的工作原理可以用下图来说明：图1. 人体存在传感器的工作原理二、人体存在传感器的应用1. 家庭安防领域人体存在传感器可以应用于家庭安防领域。
安装在门口、窗户等位置的人体存在传感器可以检测到是否有人闯入，从而触发警报。
这种传感器可以通过与其他安防设备联动，实现更加智能化的安防系统。
2. 照明控制领域人体存在传感器还可以应用于照明控制领域。
在电梯、走廊等公共场所，安装有人体存在传感器的照明系统可以根据人体的存在和活动状态，自动调节照明亮度，从而实现节能的目的。
在家庭中，人体存在传感器可以应用于智能灯光系统中，实现更加智能和便捷的照明控制。
3. 自动门控制领域人体存在传感器还可以应用于自动门控制领域。
在商场、酒店等公共场所，安装有人体存在传感器的自动门可以根据人体的存在和活动状态，自动开关门，从而提高自动门的使用效率和安全性。
4. 智能家居领域人体存在传感器还可以应用于智能家居领域。
在家庭中，安装有人体存在传感器的智能家居系统可以实现更加智能化的家居控制。
例如，在卧室中安装有人体存在传感器的智能家居系统可以根据人体的存在和活动状态，自动调节房间的温度、湿度等参数，从而提高生活的舒适度和便捷性。
三、人体存在传感器的优势1. 灵敏度高人体存在传感器的灵敏度非常高，可以检测到很小的人体运动。
这使得它可以应用于很多细节要求高的场合。
基于人体传感器的智能健身系统研究
基于人体传感器的智能健身系统研究一、引言随着人们的生活水平的不断提高，人们更加注重自己的身体健康。
而健身也成为了现代人们日常生活中最为流行的生活方式之一。
智能健身设备也由此应运而生，而基于人体传感器的智能健身系统则是其中较为成熟与优秀的一种。
二、人体传感器人体传感器又称为“人体红外传感器”，是通过感知人体的热量来实现人体检测的一种传感器。
其最为重要的作用在于，可以通过感应人体的活动来触发或者关闭一些电路，从而实现某些特定的功能。
人体传感器的输出一般是一个数字信号，可以通过调整不同的灵敏度，来实现不同反应的需求。
它广泛应用于安防领域，荧光灯控制，智能家居等众多领域。
而在智能健身方面，人体传感器则可以通过感应人体的活动来收集数据，从而分析用户的健身状况。
三、智能健身系统智能健身系统是一种集健身指导、数据分析、虚拟互动于一体的健身辅助系统。
其可以帮助人们根据个人健身要求，科学制定个人化的健身计划，并通过数据分析和虚拟互动等方式来确保训练效率与训练趣味。
智能健身系统的核心则是数据分析。
通过收集用户的运动数据，智能健身系统可以生成个人化的健身分析，包括运动所消耗的能量，心率变化等等，并可以据此来生成个性化的运动计划，从而更好地满足用户的健身需求。
四、基于人体传感器的智能健身系统基于人体传感器的智能健身系统，可以通过感应用户的运动状态，收集用户的运动数据，并将其反馈到系统中用于训练计划的优化。
具体而言，基于人体传感器的智能健身系统通常包括以下3个部分：1.传感器模块。
人体传感器是整个系统的核心组成部分，其可以通过感应人体的运动状态，收集运动相关的数据，并将其反馈到系统中，用于下一步的训练计划。
2.数据采集模块。
为了更好地服务于用户，智能健身系统必须能够收集用户的运动数据，并将其存储在数据库中以备后续分析使用。
数据采集模块就是用于实现这个目标的关键之一。
3.算法模块。
算法模块是整个系统的另一个核心组成部分。
通过对收集到的用户运动数据进行分析，这个算法模块可以生成个性化的运动计划，并通过虚拟互动的方式来提高用户的训练兴趣，从而更好地促进用户的健身效果。
智能仿生腿原理
智能仿生腿原理
智能仿生腿是一种模仿人体肌肉、骨骼结构和运动控制的仿生机器人，可帮助残障人士恢复或提高行走能力。
其原理主要包括三个方面：感知、决策和执行。
感知方面，智能仿生腿通过传感器感知周围的环境和自身状态，比如温度、湿度、光照、姿态、力量和压力等信息。
这些传感器包括陀螺仪、加速度计、电位计、力传感器和压力传感器等。
决策方面，智能仿生腿通过计算机算法对感知到的信息进行处理和分析，以决定下一步的动作。
这些算法包括神经网络、模糊控制和强化学习等。
执行方面，智能仿生腿通过肌肉模拟器和液压系统等执行装置，模拟人体肌肉的收缩和松弛，实现步态和移动控制。
这些执行装置包括电动机、液压缸、气动马达和人工肌肉等。
通过以上三个方面的配合，智能仿生腿可以实现类似人体自然行走的步态和移动，为残障人士提供更高质量的生活。
仿生传感器的原理及应用
仿生传感器的原理及应用1. 什么是仿生传感器？仿生传感器是一种仿生学与传感技术相结合的新型传感器。
仿生学是研究生物体形态、结构及其功能原理的科学，将生物体的智能和灵活性应用于传感技术中。
仿生传感器借鉴了生物体的相关特征和功能，实现了更高效、更灵敏、更智能的传感能力。
2. 仿生传感器的工作原理仿生传感器的工作原理是通过模仿生物体的感知机制来实现传感功能。
主要包括以下几个方面：•感知机制的模仿：仿生传感器模仿生物体的感知机制，通过模拟感知器官的结构和功能，实现对环境信号的感知和识别。
•信号处理和转换：仿生传感器对感知到的信号进行处理和转换，将其转换成电信号或其他可读取的形式，以便于后续的处理和分析。
•数据处理和分析：仿生传感器通过内置的处理芯片对感知到的信号进行处理和分析，提取其中的有用信息，为后续的应用提供支持。
•接口和通信：仿生传感器通过接口和通信功能，将感知到的信息传输给其他设备或系统，以实现传感器与外部环境的联动。
3. 仿生传感器的应用领域由于仿生传感器的智能和灵活性，其应用领域非常广泛。
以下是几个常见的应用领域：•医疗领域：仿生传感器可以用于医疗设备中，如心脏起搏器、人工器官等，实现对人体各种生理信号的感知和监测，为医生提供准确的健康数据。
•环境监测：仿生传感器可以应用于环境监测领域，实时感知和监测大气、水质、土壤等各种环境参数，为环境监测和保护提供数据支持。
•机器人技术：仿生传感器在机器人领域的应用非常广泛，可以用于机器人的感知、定位、导航、抓取等功能，提升机器人的智能水平。
•智能家居：仿生传感器可以用于智能家居系统中，实现对温度、湿度、光照等环境参数的感知和自动控制，提升家居的舒适性和节能性。
•农业领域：仿生传感器可以用于农业领域，实时感知和监测土壤湿度、温度、光照等参数，为农作物的生长和管理提供科学依据。
4. 仿生传感器的优势与挑战•优势：–感知能力强: 仿生传感器借鉴了生物体的感知机制，具有较高的感知能力和识别能力。
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模仿人体的智能传感器设想赵大庆,范锦鹏,吴敏生,陈以方(清华大学机械工程系,北京100084)摘 要:对目前的智能传感器和人体传感器作了对比,指出了目前的智能传感器智能化水平不高的根本原因为缺少“右脑处理器”。
提出了给模糊传感器添加“右脑处理器”的初步设想,并在目前的技术水平下,给出了对人体传感器“右脑”模拟的一个简单可行的方案。
关键词:人体传感器;智能传感器;右脑处理器中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2002)08-0017-03 Assumption of intelligent sensor simulating hum an bodyZHAO Da2qing,FAN Jin2peng,WU Min2sheng,CHEN Y i2fang(Dept of Mech E ngin,Tsinghu a U niversity,B eijing100084,China)Abstract:Comparisons are given between intelligent sensor and human body sensor.The absence of“right brain processors”is regarded as the main reason why the intelligent sensor are not so clever at present.An assumption is brought forward to add“right brain processors”to fuzzy sensors.A feasible project for experiments is present, which adapts to technologies at the present time.K ey w ords:human body sensor;intelligent sensor;right brain processor0 前 言智能化、集成化和微型化是传感器发展的总体趋势。
一般认为智能传感器是指一种带有微处理器的,兼有信息检测、信号处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。
近10几年来,智能传感器的研究发展很快,特别是20世纪80年代末模糊传感器(fuzzy sensor)的诞生,更是使得智能传感器的智能化水平大大提高。
目前通常认为,模糊传感器是以数值测量为基础,能产生和处理与其相关的符号信息,实现被测对象信息自然语言符号化表示的智能传感器。
模糊传感器的研究工作已经取得了一定的成就[1～2],其设计思想基于模糊逻辑,利用软件将数值量转换成符号量,从宏观角度使测量科学向人类的自然语言理解方面迈出了重要的一步,这也体现了传感器设计思想的一大变革。
如果把人体看作一个传感器,那么人体传感器就是目前世界上最为智能化的传感器。
虽然模糊传感器使得智能传感器的智能化水平提高了一大步,但是与人体传感器相比,其智能化水平仍然不是太高。
智能传感器发展的最终目标是达到并超过人体收稿日期:2002-03-12传感器的智能化水平,要实现这个目标,需要不断地从人体传感器上寻求灵感。
1 模糊传感器与人体传感器的对比为了找出目前技术水平下的模糊传感器智能化水平不高的原因,首先考查一下人体传感器。
人体传感器是一种宏观传感器,人脑的重要特征之一就是能对模糊事物进行识别与判断。
控制论创始人维纳在谈到人胜过任何最完善的机器时说,“人具有运用模糊概念的能力”。
国内冯冠平教授认为,人对传感信号的处理,采用的是一种高级的模糊算法,才能利用低准确度的传感信号,低速度、低准确度的运算,来作出许多准确有效的判断。
人体传感器作为高智能的传感器,具有很多优越的性能,这些可以通过下面这些效应形象的说明,详见参考文献[3]。
(1)宴会效应,说明人体传感器具有选择功能。
人体传感器可以在背景信号很高的情况下有选择性地提取特定的检测信号。
(2)咖啡桌效应,说明人体传感器具有学习功能。
人体传感器能够根据已有的经验对检测到的信71 2002年第21卷第8期 传感器技术(Journal of Transducer Technology)号作出判断。
(3)高桥效应,说明人体传感器具有联想功能。
人体传感器在进行多元信号检测的同时,能根据检测到的信号展开联想,同时能够预见事物的发展趋势。
(4)模糊效应,说明人体传感器所感受的量是模糊量,如环境的舒适与否,心情的好与坏等。
(5)森林效应,说明人体传感器是一个宏观传感器。
“只见森林,不见树木”这句话可以形象的描述人体传感器的特征。
人体传感器可以同时对多个个体进行观察,从而把握全局,深刻地揭示全局的本质。
人体传感器具有上面这些优点,应该归功于其发达的“处理器”———人脑。
人脑分为左右两个半球,1981年诺贝尔奖金获得者,美国加州理工学院Sperry教授关于裂脑人的研究,证明了人的左右两个半脑是高度专门化的。
左半球主管抽象思维,具有语言的、理解的、分析的、连续的和计算的能力;右半球则与知觉和空间有关,具有音乐的、绘画的、综合的、整体的和几何空间的鉴别能力[4]。
在处理问题的过程中,左右脑各有所长:左脑是逻辑的,微观的处理问题,而右脑是模糊的、宏观的处理问题。
人体传感器独有的优越功能应该归功于右脑的贡献。
对比人体传感器,便不难发现模糊传感器的智能化水平不高的原因,主要有以下两个方面。
(1)模糊概念的形成还是基于对物理量的数值化,也就是说模糊传感器的输入量仍然是数值量。
上面曾提到人体传感器具有模糊效应,也就是说人体传感器不需要对待测量数值化就可以形成相应的概念。
比如,冬天的早上当一个人刚跨出门时,他会说,“今天真冷呀!”,显然人们在形成这个概念之前并没有用温度计去测量气温到底有多高。
(2)模糊传感器的“大脑”是微处理器,而微处理器运算功能的实现是基于“0,1”逻辑,而不是基于模糊逻辑。
虽然利用相应的软件可以实现数值量模糊化,但是具体实现的时候,却是用的基于“0,1”数字逻辑的微处理器。
微处理器如果和人脑相比,就相当于一个“残废”或者说是“半瘫”的“人脑”(只有左脑),其微观运算能力(对数值量的运算能力)很强,但是它根本没有人脑的宏观运算能力。
因此,没有宏观运算能力才是模糊传感器智能化水平不高的根本原因。
2 模拟人体的智能传感器设计思路及其实例由上面的分析可见,模糊传感器智能化水平不高的根本原因在于其微处理器没有宏观运算能力,缺少一个“右脑处理器”。
能否给模糊传感器添加一个相当于“右脑处理器”的部件呢?出于对人脑这部最完美的“处理器”模仿的目的,诞生了一门新兴的学科———人工神经网络(arti2 ficial neural network)。
它以对大脑的生理研究成果为基础,模拟大脑的某些机理与机制,实现某个方面的功能。
人工神经网络的实现有很多种方法,归纳起来有两种,一种是物理意义上的实现,一种是虚拟的实现[5]。
对于物理意义上的实现,比如采用全硬件电路实现的电子神经网络计算机,其物理上的处理单元及输入输出通道,与神经网络模型中的神经元和互联一一对应,即每一神经元及每一互联均有与之对应的物理器件。
但是这种全硬件电路的实现是一个浩大的工程,在目前的技术水平下,还没法完全实现和人脑相媲美人工神经网络。
那么,在目前技术水平下,能否有一种简单可行的方法实现对“右脑”的模拟呢?能否找到某种部件在功能上近似“右脑”的功能?即它能同时感知并且并行的处理多个模拟量,如果可以,就可以在此基础上,改进模糊传感器,提高其智能化水平。
中国古时候常用把脉的方法来判断一个人的健康状况,在这里一个人的健康状况(是一个宏观量)通过脉搏这个量(是一个微观量)反映出来了。
又如当今在医学中常用脑电图或者心电图来反应病人的健康状况,病人生命力的强弱可以通过脑电图或者心电图的强弱和频率来反映。
也就是说通过人体处理后,总有一些量(比如脉搏和脑电流)是其它一些量宏观综合的一个反映,虽然它本身是一个微观量。
既然这个量具有宏观的特征,那么如果用这个量来形成的模糊概念,则形成模糊概念的处理方法就方便多了。
这便给了一个启发,不用专门制造人的“右半脑”,而用一个生命体去代替它,用它在某种环境下产生的某些信息来近似人右脑产生的信息,然后将这个信息输入“左脑处理器”(CPU)进行处理,从而形成相应的概念。
在这里,生命体相当于“右脑处理器”,CPU相当于“左脑处理器”,左右脑处理器实现了对人左右脑的一个简单模拟。
为了讨论问题的方便,在这里先提出一个具体的宏观的检测问题:评价某一个环境的状况,判断它适不适合生物生活,要求传感器输出相应的模糊概念:“很适合”、“一般”、“不适合”。
如果用目前的模糊传感器,那么就要用到一系列的传感器,比如温度传感器、压力传感器、湿度传感器和气体传感器等,然后研究各种参数对人体生存的影响,对每个参量都形成相应的一组模糊概念,然后在这些概念的基础上,进行推理、判断,最终合81 传感器技术 第21卷成一个综合性的概念。
这样做是非常繁琐的,并且最终形成的概念是否准确还取决于概念合成算法的优劣。
如果按照本文提出的思路,可以选择一只老鼠来代替人的右脑,选择一个同时反映温度、压力和湿度等参量对生物体影响的宏观量作为检测量,比如说老鼠的心率(心跳的频率)。
首先建立模糊概念和心率参量之间的映射,然后检测老鼠的心率,将检测到的信号转化成数字信号,输入微处理器,微处理只要作不多的工作(因为只需要处理一个参量,不需要对多个参量进行概念合成)即可输出模糊概念,从而判断该环境适不适合生物生存。
3 具体改进方案根据上面提出的思路,给出上面提出的检测问题的具体解决方案。
3.1 检测系统的结构整个检测系统的结构如图1所示。
图1 改进后的检测系统结构Fig 1 Construction of upgraded testing system 温度、压力、湿度等环境因素被老鼠感知,老鼠感知这些信号后,会在心率上有所反应,这就相当于“右脑”对温度、压力、湿度等因素综合并发处理后输出的信号。
这个信号被压力传感器变为电信号(脉冲),通过计数器计数,便把心率变为数字信号,然后经过信号调理后进入CPU 进行处理,根据预先设计好的程序将这个数字信号转换成符号,即形成了模糊概念。
3.2 数字信号转化成符号信号的实现由于微处理器只需要处理一种数字信号,使得数字信号转化成符号信号的过程非常的简单。
同时也不用专门去研究温度、湿度、压力等各个因素分别对老鼠的心率有什么影响,只要确定对于老鼠来说,最佳状态时的心率在什么范围,正常状态时的心率在什么范围,不正常状态时的心率在什么范围就可以了。
老鼠处于最佳状态也就说明环境“很适合”老鼠生存,正常状态说明环境“一般”,不正常状态说明环境“不适合”。