传感器的指向性取决于热辐射

5.8结论

在前一章的基础上，介绍了两个放在桌上的热电堆传感器检测人体位置的基本方法。本章介绍了一种利用安装在天花板上的热堆红外传感器实时检测人体二维位置、运动和身体方位的方法。通过测量传感器自身的一些基本特性，建立了传感器输出电压、高度、距离和人体方位的近似方程，并将整个未知量用二维位置表示。简要介绍了最速下降法求解人体位置和人体方位角的方法，该方法通过计算人体运动时的估计方位角得到。在此基础上，提出了一种检测人的状态的方法，即人的出现、人的运动方向、静止、人的消失等，通过大量的实验，验证了该传感器系统能够正常工作。

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然而，本章描述了热电堆传感器对人体的检测仅限于垂直方向的天花板上，这会使检测区域受到限制，为了扩大检测范围，我们考虑了倾斜传感器检测人体位置和运动的情况。

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章。6从天花板倾斜传感器探测人体

本文在前人研究的基础上，提出了一种利用安装在天花板上的热电堆红外传感器来检测人体二维位置、人体方位和运动的方法。通常我们希望在房间的角落或边缘安装传感器，这会使可检测区域变窄，因此，我们将传感器连接到天花板上，并通过使其垂直向下来检测人类。为了进一步扩大检测范围，我们考虑将人体倾斜在天花板上进行检测。在开始使用倾斜传感器检测人体位置和运动之前，根据之前的测量结果，我们得到传感器输出V由以下近似方程表示：

V=VT T・Vh h・Vr r・Vαα（6.1）

在此基础上，分析了垂直传感器和倾斜传感器的异同。也就是说：相似性：无论哪种传感器连接到天花板上，它们都应该具有相同的VT（T）、Vh（h）和Vα（α）。差异：

然而，正如我们在上一章关于传感器特性的章节中所提到的，传感器本身具有方向性。当传感器垂直时，即传感器角度为0°，Vr（r）应包括V'r（r）和Vθ（θ）两部分。这里，V'r（r）表示距离（r）和传感器输出电压（V）之间的实际关系。因此，

Vr r=V′r r・Vθθ（6.2）当传感器倾斜时，需要单独考虑Vθ（θ）。因此，我们使用向量来表示θ。本章将介绍如何得到每个近似方程，以及如何检测人体的位置和运动。

6.1测量和近似

通过对身高（h）、环境温度（T）和物体方位（α）的测量，我们在前五章中得到了它们对应的近似方程，分别表示为：

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V=VT T・Vh h=a0/（h+a1）2（6.3）

a0=VT T=a8T+a9（6.4）

Vαα=1−a10α2（6.5）

我们已经在本章的导言中讨论过了，所以我们将不介绍

在这里再次获得它们的详细过程和方法。我们主要想

介绍了V'r（r）和Vθ（θ）的测量和近似。V'r（r）是指

距离（r）与传感器关系的近似方程

输出（V），Vθ（θ）表示表示关系的近似方程

方向性（θ）和传感器输出（V）之间。显示了它们之间的关系

如图6.1所示。

传感器

天花板

人类

θ

r

图6.1人与传感器r，θ的关系

正如我们所想的，传感器的总输出电压应该近似地表示出来

比如：

V=VT T・Vh h・V′r・Vθθ・Vαα（6.6）

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在这个近似方程中，VT（T）、Vh（h）、Vα（α）是常数，但传感器的指向性取决于热辐射，当传感器应用于水平方向时，理论上在等距位置入射的辐射总是相同的，也就是说，传感器的中心总是对应于人体的固定部分，这种情况也适用于传感器垂直时探测天花板上的人，但不适用于安装在天花板上的倾斜传感器。这是因为即使在等距的情况下，传感器的中心到身体的部分也是不同的。这将导致我们不能直接应用Vθ（θ）。因此，我们需要捕捉整个身体的整体敏感性。因此，我们考虑了一种叫做罗德里格斯旋转公式的算法来计算。

6.1.1总方向性的计算方法

一般情况下，计算时应考虑立体角