Обнаружение шагов человека с использованием алгоритмов расчета порога CME и FCME

Автор(и)

  • Евгений Витальевич Вистизенко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна
  • Андрій Валерійович Мовчанюк Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022050053

Ключові слова:

CME, FCME, сейсмические сигналы, автономные сейсмические сенсоры, пороговый детектор, бортовые вычисления

Анотація

В работе решена задача охраны периметра объекта путем обнаружения шагов человека при помощи автономных детекторов сейсмической активности. Представлены результаты применения алгоритмов последовательного среднего иссечения CME (consecutive mean excision) и прямого последовательного среднего иссечения FCME (forward consecutive mean excision) для расчета порогового уровня указанных датчиков. Алгоритмы тестировались на реальных экспериментальных данных. При работе с огибающей сейсмического сигнала алгоритм CME показал количество ложных срабатываний 23%, а FCME 10%. Исследованы возможности снижения количества ложных срабатываний алгоритмов. Нейтрализация тренда сигнала позволила снизить вероятность ложных срабатываний до 16% для алгоритма CME и до 7% для FCME. Нормализация амплитуды сигнала в кадре на интервале анализа позволила снизить количество ложных срабатываний до ничтожно малой величины. Полученные результаты позволяют выбрать алгоритм в зависимости от специфики входных данных. В задаче обнаружения шагов человека автономным датчиком наиболее целесообразно использовать алгоритм CME с предварительной нормировкой амплитуды сигнала из-за меньшей вычислительной сложности.

Посилання

G. F. Miller, H. Pursey, E. C. Bullard, “On the partition of energy between elastic waves in a semi-infinite solid,” Proc. R. Soc. London. Ser. A. Math. Phys. Sci., vol. 233, no. 1192, pp. 55–69, 1955, doi: https://doi.org/10.1098/rspa.1955.0245.

I. O. Sushko, Y. V. Vistyzenko, A. V. Movchanyuk, R. V. Antypenko, A. V. Serha, “Geophone equivalent circuit for simulation tasks in SPICE packages,” Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, no. 77, pp. 53–59, 2019, doi: https://doi.org/10.20535/RADAP.2019.77.53-59.

M. S. Richman, D. S. Deadrick, R. J. Nation, S. Whitney, “Personnel tracking using seismic sensors,” in Proc. SPIE 4393, Unattended Ground Sensor Technologies and Applications III, 2001, pp. 14–21, doi: https://doi.org/10.1117/12.441276.

J. Li, M. He, G. Cui, X. Wang, W. Wang, J. Wang, “A novel method of seismic signal detection using waveform features,” Appl. Sci., vol. 10, no. 8, p. 2919, 2020, doi: https://doi.org/10.3390/app10082919.

G. Koç, K. Yegin, “Footstep and vehicle detection using slow and quick adaptive thresholds algorithm,” Int. J. Distrib. Sens. Networks, vol. 9, no. 10, p. 783604, 2013, doi: https://doi.org/10.1155/2013/783604.

Y. J. Kang, J. Lee, J. Bea, C. H. Lee, “Footstep detection and classification algorithms based seismic sensor,” J. Inst. Electron. Inf. Eng., vol. 52, no. 1, pp. 162–172, 2015, doi: https://doi.org/10.5573/ieie.2015.52.1.162.

J. Vartiainen, Concentrated Signal Extraction Using Consecutive Mean Excision Algorithms. Oulu: Oulu University, 2010, uri: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-951-42-6349-1.

H. Iwata, K. Umebayashi, S. Tiiro, Y. Suzuki, J. J. Lehtomaki, “A study on Welch FFT segment size selection method for spectrum awareness,” in 2016 IEEE Wireless Communications and Networking Conference, 2016, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/WCNC.2016.7564679.

J. Vartiainen, J. Lehtomäki, H. Saarnisaari, M. Juntti, “Analysis of the consecutive mean excision algorithms,” J. Electr. Comput. Eng., vol. 2010, pp. 1–13, 2010, doi: https://doi.org/10.1155/2010/459623.

Геофон GS-ONE с усилителем в защитном корпусе

Опубліковано

2022-05-22 — Оновлено 2022-05-22

Як цитувати

Вистизенко, Е. В., & Мовчанюк, А. В. (2022). Обнаружение шагов человека с использованием алгоритмов расчета порога CME и FCME. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(5), 320–328. https://doi.org/10.20535/S0021347022050053

Номер

Розділ

Оригінальні статті