集成传感器装置制造方法及图纸

技术编号:17559421 阅读:34 留言:0更新日期:2018-03-28 10:34
本发明专利技术提供了一种集成传感器装置及基于其的环境事件识别方法。其中装置包括:电路板、集成在电路板上的至少两个物理传感器、集成在电路板上的芯片以及集成在电路板上的通信单元;物理传感器用于获取环境原始数据;芯片用于对原始数据进行分析并识别环境事件;通信单元用于进行数据传输。本发明专利技术以高性能物联网处理器为核心,在一块电路板上集成了多种传感元件,利用机器学习算法综合分析各传感器数据,实现“多对多”(N:N)的通用事件检测,理论上能够检测环境中所有可感知的事件。本发明专利技术采用集成感知的理念,且在充分保护用户隐私的前提下,从更高维度感知周围环境发生的各种有意义的事件,实现通用环境事件的精确检测。

Integrated sensor device and the method of environmental event recognition based on it

【技术实现步骤摘要】
集成传感器装置及基于其的环境事件识别方法
本专利技术涉及传感器识别领域,尤其涉及一种集成的非接触类通用传感器及识别方法。
技术介绍
目前市面上大多数传感器都是专用传感器(如温湿度、光线、PM2.5等等),每种传感器仅负责检测一个或几个特定参数指标,如果需要采集多个环境指标,则需要把几种不同传感器放在同一个环境下,不同的需求场景往往需要不同的传感器配置。分布式传感系统则是将若干个专用传感器部署在房间的不同位置,通过组网实现多个参数指标采集和数据校准。上述方法本质是都是采集原始传感数据,无法实现对环境事件(如打开窗帘、微波炉启动、水龙头出水等等)的检测,而且部署成本和维护成本都很高。有些系统中采用摄像头,通过视频分析软件识别环境事件,一定程度上起到通用传感器的作用,但是同时也带来了很大的隐私问题。此外,摄像头必须装在特别的位置、但仍无法解决死角问题,视频分析软件(深度学习算法)涉及大量的运算通常需要在服务器上完成,因此带宽和效率是个大问题。CN201110457499.5专利涉及一种集成传感器,其包括重力传感器、电子陀螺仪模块、为集成传感器各模块供电的电源管理模块、无线传输模块以及用于将重力传感器和陀螺仪模块输出的至少一种检测信号转换为表示集成传感器当前空间位置的空间位置数据或轨迹记录数据并通过无线传输模块将该数据无线发射出去的微处理器模块。本专利技术的集成传感器至少包括重力传感器和电子陀螺仪模块,可产生表示集成传感器当前空间位置的空间位置数据或轨迹记录数据,因此可作为其他智能设备的遥控器或信息输入设备。CN201420085249.2专利涉及的是一种温度、湿度、气压集成传感器,包括一电路板,在电路板上设有温度传感器、湿度传感器、信号处理电路,温度传感器、湿度传感器及压力传感器的输出端均与信号处理电路的输入端相连接,信号处理电路与电路板构成一体式信号处理电路板,压力传感器采用的是真空压阻式压力传感器,湿度传感器采用的是铂电阻温度传感器,湿度传感器采用的是湿敏电容传感器,真空压阻式压力传感器、铂电阻温度传感器、湿敏电容传感器集成在一体式信号处理电路板上。此技术减少了外界对传感器信号的影响,提高了稳定性,降低了生产成本。CN201320304865.8专利涉及的是一种集成传感器,包括一电路板,在电路板上设有温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器以及数字信号处理电路,温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器分别连接一数字信号处理电路相连接,其构成一体式结构。本技术采用集成化的设计技术将温度、湿度、二氧化碳传感器和数字信号处理电路设计成一个模块,其实现传感器输出信号的非线性修正和温度补偿减少了外界对传感器信号的影响,提高了稳定性,降低了生产成本与安装维护成本。并具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点,可广泛应用于各种类型的农业大棚环境数据采集和农业生产的智能化生产。而CN201220221918.5公开了一种可拓展的通用传感器接口,接口为6芯线,依次为12V电源线、5V电源线、数字时钟线、数字数据线、模拟信号线以及地线,环境监测设备连接多个所述通用传感器接口,每个通用传感器接口的数字时钟线接口都连接至所述环境监测设备的其中一个GPIO口,从而实现时钟复用;每个通用传感器接口的数字数据线分别连接至所述环境监测设备相应的其余的GPIO口,每个通用传感器接口的模拟信号线都通过模拟开关连接至所述环境监测设备的ADC,实现了多种不同类型的环境因子集中大量处理,使监测设备具有单设备多点监测的能力,提高了监测设备的适用范围,降低了生产成本。CN201520495604.8公开一种可编程的通用传感器节点,属于无线传感器网络领域,传感器节点由可编程的BeagleBoneBlack芯片、接口芯片MSP430F6779和扩展的GPS定位模块、XBee通信单元、MicroSDCard存储模块、太阳能供电模块、传感器组成。通过外接不同种类的传感器,可灵活采集不同的物理信号、应用于不同的组网需求;通过编写满足不同应用需求的程序,可以对所采集的信号进行各种处理,从而增加传感器节点的通用性。此外还有基于摄像头和视频分析的通用传感器。例如:常见的车牌识别和人脸识别产品。此类产品和系统多数都是基于深度学习的开源项目二次开发形成的。但现有的技术具有如下缺点:不具备通用性。现有所谓集成传感器,只是将几个专用传感器简单排在一个电路板上,而采集的数据还是这些传感器本身能够采集的原始数据(实质还是1对1数据采集),不能检测有实际意义的事件。对传感器的安装位置有要求,实施难度大。视频方法会侵犯用户隐私,难以推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在的问题和不足,提供一种集成传感器装置及基于其的环境事件识别方法,以解决上述问题。本专利技术的技术方案是这样实现的:本专利技术一方面公开了一种集成传感器装置,包括:电路板、集成在所述电路板上的至少两个物理传感器、集成在所述电路板上的芯片以及集成在所述电路板上的通信单元;所述物理传感器用于获取环境原始数据;所述芯片用于对所述原始数据进行分析并识别环境事件;所述通信单元用于进行数据传输。优选的,所述物理传感器为加速度传感器、陀螺仪、麦克风、电磁感应传感器、磁场传感器、多普勒雷达、颜色传感器、亮度传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、RSSI传感器中的至少两种。优选的,所述物理传感器至少包括加速度传感器、麦克风和电磁感应传感器。优选的,所述芯片包括数据接收单元、特征提取单元以及分类器;所述数据接收单元,用于接收所述原始数据;所述特征提取单元,用于对所述原始数据进行特征提取;所述分类器,用于对特征提取后的数据进行类型识别,确定环境事件。优选的,所述芯片还包括预筛选单元,用于在分类器数量超过预定值时,对特征提取后的数据进行预处理,并与分类器的识别模型的激活条件进行比较,若符合所述激活条件,则确定所述分类器用于后续环境事件的识别。优选的,所述预筛选单元的操作包括:在分类器数量超过预定值时,取(Fi-F0)>σ0的显性分量与各个识别模型的激活条件比较,如果显性分量包括某识别模型x的激活条件,则将此模型标记为候选模型;F0和σ0分别为模型训练阶段,一段时间内背景环境的特征值的平均值和标准方差;Fx和σx为识别模型训练阶段,每个识别模型的x的特征值的平均值和标准方差,(Fx-F0)>2*σ0的分向量为对应识别模型的激活条件;F为特征值组成的向量[f1,f2..,fn])。优选的,(Fi-Fx)/σx为候选模型的偏离评分;如果预筛选后的识别模型多于所述预定值,则按照偏离评分确定符合所述预定值数量的识别模型。优选的,所述特征提取单元,用于对采样频率低于预设赫兹的传感器的原始数据,以预设的滑动时间窗计算特征值;对采样频率高于预设赫兹的传感器的原始数据,先进行快速傅里叶变换,然后计算特征值。优选的,所述芯片还包括封包单元,用于对特征提取后的数据进行封包并发送至后台单元进行识别模型训练。优选的,所述芯片还包括更新单元,用于根据外界输入的识别模型数据对所述分类器进行更新。优选的,所述原始数据为非视频类数据。本专利技术另一方面还公开了一种基于上述集成传感器装置的环境事件识别方法,所述方法包括:所述物本文档来自技高网
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集成传感器装置

【技术保护点】
一种集成传感器装置,其特征在于,包括:电路板、集成在所述电路板上的至少两个物理传感器、集成在所述电路板上的芯片以及集成在所述电路板上的通信单元;所述物理传感器用于获取环境原始数据;所述芯片用于对所述原始数据进行分析并识别环境事件;所述通信单元用于进行数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种集成传感器装置,其特征在于,包括:电路板、集成在所述电路板上的至少两个物理传感器、集成在所述电路板上的芯片以及集成在所述电路板上的通信单元;所述物理传感器用于获取环境原始数据;所述芯片用于对所述原始数据进行分析并识别环境事件;所述通信单元用于进行数据传输。2.如权利要求1所述的集成传感器装置,其特征在于,所述物理传感器为加速度传感器、陀螺仪、麦克风、电磁感应传感器、磁场传感器、多普勒雷达、颜色传感器、亮度传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、RSSI传感器中的至少两种。3.如权利要求1所述的集成传感器装置,其特征在于,所述芯片包括数据接收单元、特征提取单元以及分类器;所述数据接收单元,用于接收所述原始数据;所述特征提取单元,用于对所述原始数据进行特征提取;所述分类器,用于对特征提取后的数据进行类型识别,确定环境事件。4.如权利要求3所述的集成传感器装置,其特征在于,所述芯片还包括预筛选单元,用于在分类器数量超过预定值时,对特征提取后的数据进行预处理,并与分类器的识别模型的激活条件进行比较,若符合所述激活条件,则确定所述分类器用于后续环境事件的识别。5.如权利要求4所述的集成传感器装置,其特征在于,所述预筛选单元的操作包括:在分类器数量超过预定值时,取(Fi-F0)>σ0的显性分量与各个识别模型的激活条件比较,如果显性分量包括某识别模型x的激活条件,则将此模型标记为候选模型;F0和σ0分别为模型训练阶段,一段时间内背景...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙宝石
申请(专利权)人:苏州数言信息技术有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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