一种用于人员位置追踪的智能家居中PIR传感器布局方法技术

本发明专利技术提供一种用于人员位置追踪的智能家居中PIR传感器布局方法，包括建立家居平面访问热度地图；根据家居平面访问热度地图确定PIR传感器布局策略；根据PIR传感器布局策略在家居环境内进行PIR传感器布局，并进行室内人员位置追踪。本发明专利技术采用被动式红外(PIR)运动传感器，捕获的唯一信息是在传感器的足迹内运动是否发生。由于对视频监控技术的敏感，可以估计在部署前阶段候选传感器位置的定位精度，从而实质上消除了受试者参与的昂贵的试运行成本。采用改进的遗传算法求解这个问题是因为其相对于其他智能算法拥有更好的全局搜索能力，容易求解存在多个局部最优的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及智能家居
，具体设及一种用于人员位置追踪的智能家居中 PIR传感器布局方法。
技术介绍
在我国，人口的老龄化已成为当今社会不可避免的发展趋势。所谓人口老龄化，是 指在总人口中，由于年轻人口的比率减少、而年长人口的比率增加，而导致的老年人口比例 相应增长的一种社会现象。据有关部口调查，截至2012年底，中国60周岁W上老年人口已达 到1.94亿，2020年将达到2.43亿，2025年将突破3亿。越来越严重的老龄化趋势带来了更加 多层次、多样化的养老服务需求。同时，由于社会老龄化程度不断加深，空巢老人(一般是指 子女离家后的中老年夫妇)的数量也会越来越多，因此，如何利用现有的技术与设备廉价优 质地提高老人的日常生活质量，使供养的子女能够及时照顾老人，成为了迫切需要得到解 决的问题。 智能家居为老年人的看护提供一种技术解决手段。所谓智能家居是利用先进计算 机、网络通讯、综合布线等技术，依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的 安全防护、煤气水电与照明控制、信息家电运行、多媒体设备操作、环境场景联动等各个子 系统有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现人为本"的全新家居生 活。智能家居中的许多服务依赖于精确的人员定位。了解人员的流动性的重要性不可低估， 在长期的基础上，移动数据有利于对慢性疾病的评估和诊断的模式。作为一个短期的效益， 一个准确的定位识别系统可W大大提高居住者的生活经验，它可W基于人员的位置和运动 轨迹预测并提供各种智能服务(通过控制室内执行器）。定位方法的准确性取决于多种因 素，除了跟踪传感器技术、定位算法，布局空间的几何和结构性质W外，如何部署传感器在 室内的分布，同样对定位效果有直接的影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于人员位置追踪的智能家居中PIR 传感器布局方法。[000引本专利技术的技术方案是： -种用于人员位置追踪的智能家居中PIR传感器布局方法，包括W下步骤： 步骤1:建立家居平面访问热度地图； 步骤2:根据家居平面访问热度地图确定PIR传感器布局策略； 步骤2.1 :PIR传感器可部署空间编码:根据PIR传感器可部署点的数量和PIR传感 器可部署点的位置坐标建立PIR传感器可部署空间编码数组； 步骤2.2:家居平面访问热度地图中的热度采样点位置编码:根据家居平面访问热 度地图中热度采样点在PIR传感器可部署空间编码数组中的编码值、热度采样点的位置坐 标、热度采样点的数量，建立热度采样点编码数组； 步骤2.3:确定PIR传感器布局的最优目标函数热度等级为权值按照得分规则 计算所有PIR传感器获得的覆盖得分，W所有热度采样点的覆盖得分的总分最高为最优目 标函数； 所述得分规则为每被PIR传感器感应区覆盖一次，则热度等级下降一级，且覆盖次 数不多于采样点的热度等级； 所述最优目标函数的约束条件为热度采样点被PIR传感器感应区覆盖的次数超过 该点热度等级或者超过设置的PIR传感器重叠层数阔值； 步骤2.4:求解PIR传感器布局的最优目标函数，得到PIR传感器布局策略，包括PIR 传感器的个数和布局位置； 步骤3:根据PIR传感器布局策略在家居环境内进行PIR传感器布局，并进行室内人 员位置追踪。 所述步骤1建立家居平面访问热度地图按如下步骤进行： 步骤1.1:可访问区域提取； 步骤1.1.1:对家居平面布置图进行模块化处理:将家居、墙体和可访问区域用不 同颜色的模块区分； 步骤1.1.2:读取模块化处理后的家居平面布置图并进行灰度处理，得到由代表Ξ 种不同区域的像素值组成的二维图像数据矩阵，该矩阵的各索引对应家居平面中的各位置 占 . 步骤1. 1.3 :设置一个与二维图像数据矩阵维度相同的访问热度矩阵，用0表示最 低访问热度，1表示最高访问热度，并设定像素阔值； 步骤1.1.4:根据二维图像数据矩阵中不同点的像素值判断该点是否为可访问点： 若二维图像数据矩阵中的点像素值大于像素阔值，则该点为可访问点，否则该点为不可访 问点； 步骤1. 1.5 :对访问热度矩阵赋初始值形成可访问区域基本热度图即可访问区域 提取结果，访问热度矩阵中，可访问点的可访问热度为0.5，不可访问点的可访问热度为0; 步骤1.2:热点活动区域访问训练； 根据室内的家居布置结合日常活动划定相应的热点活动区域进行训练，该训练过 程指热度积累，即每经过一次访问训练都在得某个区域累积访问热度，越靠近热点活动区 域中屯、的访问热度越高，而热点活动区域边缘则趋于与周边访问热度相同；同时为模拟路 径提供起始点和终止点参考； 步骤1.3:模拟路径访问训练； 模拟路径是指在选取的两个家居对象之间模拟创建一条访问路径，每一次模拟路 径访问训练都在路径经过的区域积累访问热度;模拟路径经过的中屯、位置累加热度最大， 而两侧靠近模拟路径中屯、由近到远累加热度值逐渐减少； 步骤1.4:将可访问区域、热点活动区域及模拟路径访问训练结果平滑滤波，形成 访问热度地图； 利用核函数产生一个二维的权值矩阵，运个矩阵中所有的权值相加等于1，W可访 问区域的某一点、热点活动区域的某一点或模拟路径的某一点为中屯、，将其周边点同权值 矩阵对应起来，则该点的滤波后的访问热度等于其周边点的访问热度同权值相乘的总和， 形成访问热度地图； 步骤1.5:将访问热度地图映射到家居平面布置图中，得到家居平面访问热度地 图； 步骤1.6:家居平面访问热度地图网格化采样处理，对家居平面访问热度地图进行 图像压缩。所述步骤2.1中PIR传感器可部署空间编码的具体步骤如下： 步骤2.1.1:读取压缩处理后的家居平面访问热度地图并进行灰度处理，得到代表 不同区域访问热度的热度采样点组成的二维图像数据矩阵，该矩阵的各个索引对应网格化 处理后家居平面访问热度地图中的各个网格点； 步骤2.1.2:设置一个用来存储二维图像数据矩阵索引的PIR传感器可部署空间编 码数组，并设定PIR传感器可部署空间像素阔值； 步骤2.1.3:根据二维图像数据矩阵中不同点的像素值判断该点是否为PIR传感器 的可部署点:若二维图像数据矩阵中的点的像素值大于像素阔值，则该点为PIR传感器可部 署点，否则该点为PIR传感器不可部署点； 步骤2.1.4: PIR传感器可部署点位置存储及编码； 按照根据二维图像数据矩阵的数据读取顺序，将PIR传感器可部署点的索引依次 存入PIR传感器可部署空间编码数组，即完成PIR传感器可部署空间编码;PIR传感器可部署 空间编码数组的索引值代表PIR传感器可部署点的编码值，PIR传感器可部署空间编码数组 的索引对应的数组元素代表该PIR传感器可部署点的位置坐标，PIR传感器可部署空间编码 数组的大小代表PIR传感器可部署点的数量。 所述步骤2.2中家居平面访问热度地图中的热度采样点位置编码具体方法是:根 据二维图像数据矩阵的数据读取顺序，将家居平面访问热度地图中的热度采样点的索引依 次存入热度采样点编码数组，即完成热度采样点编码;热度采样点编码数组的索引值代表 热度采样点的编码值，热度采样点编码数组的索引对应的数组元素代表该热度采样点的位 置坐标，热度采样点编码数组的大小代表热度采样点的数量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于人员位置追踪的智能家居中PIR传感器布局方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立家居平面访问热度地图；步骤2：根据家居平面访问热度地图确定PIR传感器布局策略；步骤2.1：PIR传感器可部署空间编码：根据PIR传感器可部署点的数量和PIR传感器可部署点的位置坐标建立PIR传感器可部署空间编码数组；步骤2.2：家居平面访问热度地图中的热度采样点位置编码：根据家居平面访问热度地图中热度采样点在PIR传感器可部署空间编码数组中的编码值、热度采样点的位置坐标、热度采样点的数量，建立热度采样点编码数组；步骤2.3：确定PIR传感器布局的最优目标函数：以热度等级为权值按照得分规则计算所有PIR传感器获得的覆盖得分，以所有热度采样点的覆盖得分的总分最高为最优目标函数；所述得分规则为每被PIR传感器感应区覆盖一次，则热度等级下降一级，且覆盖次数不多于采样点的热度等级；所述最优目标函数的约束条件为热度采样点被PIR传感器感应区覆盖的次数超过该点热度等级或者超过设置的PIR传感器重叠层数阈值；步骤2.4：求解PIR传感器布局的最优目标函数，得到PIR传感器布局策略，包括PIR传感器的个数和布局位置；步骤3：根据PIR传感器布局策略在家居环境内进行PIR传感器布局，并进行室内人员位置追踪。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹，饶开友，徐彬，盛卫华，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21