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

##submission.downloads##

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

Том 65 № 5 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.