<div>
	АЛГОРИТМЫ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СЕНСОРОВ ДЕТЕКТИРУЮЩИХ ПРЕПЯТСТВИЯ УСТРОЙСТВ</div>

Сачков Михаил Юрьевич, Юсупова Анастасия Юрьевна

doi:10.17586/2226-1494-2019-19-2-326-332

2019 , ТОМ 19, НОМЕР 2 ( март-апрель )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-2-326-332

УДК 007.51

АЛГОРИТМЫ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СЕНСОРОВ ДЕТЕКТИРУЮЩИХ ПРЕПЯТСТВИЯ УСТРОЙСТВ

Сачков М.Ю., Юсупова А.Ю.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:

Сачков М.Ю., Юсупова А.Ю. Алгоритмы фильтрации сигналов ультразвуковых сенсоров детектирующих препятствия устройств // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 2. С. 326–332. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-2-326-332

Аннотация

Предмет исследования. Исследованы методы снижения шумов сигнала ультразвукового сенсора модуля, детектирующего препятствия. Сенсор посредством вибраций извещает человека с ограниченными возможностями зрения о неподвижных или движущихся перед ним с малой скоростью предметах. Метод. Предложенный алгоритм содержит медианный цифровой фильтр. Фильтрпозволяет устранить случайные флуктуации выходного сигнала сенсора, вызванные попаданием в поле зрения сложноидентифицируемых объектов, собственных шумов устройств. Основные результаты. Спроектировано функциональное устройство и изготовлен его макет. В макете применен ультразвуковой сенсор HC-SR04. Предлагаемое устройство позволяет отказаться от звуковых извещателей (наушников) и передавать информацию об окружающей обстановке посредством вибродвигателя, закрепляемого на предплечье человека. Для обработки сигнала использована плата ArduinoNano. Предложенный алгоритм реализован с помощью программного пакета MATLАB. По известнойметодике рассчитаны параметры, обеспечивающие работоспособность ультразвукового сенсора при различных параметрах среды. Изложены результаты обработки сигнала от ультразвукового сенсора посредством цифровых фильтров. Показано, что среднеквадратичное отклонение измеренных параметров (расстояния) снижено более чем в два раза. Представлены результаты обработки сигнала сенсора макета устройства в условиях лаборатории для неподвижных предметов и предметов с малой линейной скоростью (до 1 м/c). Практическая значимость. Разрабатываемое устройство способствует повышению точности навигации при передвижении слабовидящих людей.

Ключевые слова: фильтрация цифрового сигнала, ультразвуковой сенсор, медианный фильтр, макет функционального устройства, фильтр Калмана

Список литературы

Руй да Силва Фрейташ Д. Система ориентирования, навигации и информации, специально адаптированная для слепых или людей с ограниченными зрительными возможностями. Патент RU №2490694.Заявл. 29.06.2009. Опубл. 20.08.2013.
Шапиро В.А. Способ ориентации незрячего человека и устройство для его реализации. Патент RU№2451501. Заявл. 06.11.2009. Опубл. 27.05.2012.
Телеш В.А., Шабаков Е.И. Инфракрасный локатор для людей с ослабленным зрением. Патент RU№2359287. Заявл. 17.10.2007. Опубл. 20.06.2009.
Вяхякуопус Е., Кантор В.З. Социальная реабилитация инвалидов с нарушениями сенсорной, двигательной и интеллектуальной сферы. М.: Папирус, 2009. 304 с.
Литвак А.Г. Психология слепых и слабовидящих. СПб: РГПУ, 1998. 271 с.
Малиновская Н.Д. Психология развития незрячих и слабовидящих людей // Medline.ru. 2001. Т. 2. С. 141–143.
Gaunes F. Verbal guidance rules for a localized wayfinding aid intended for blind-pedestrians in urban areas // Universal Access in the Information Society. 2006. N 4. P. 338–353. doi: 10.1007/s10209-003-0086-2
Schinazi V., Thrash T., Chebat D. Spatial navigation by congenitally blind individuals // Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science. 2016. V. 7. N 1. P. 37–58. doi: 10.1002/wcs.1375
Kyung-Wook N., Sun-Kyun K., Dong-Hyuk L., Jangmyung L. Vibration pattern for the implementation of Haptic Joystick // Lecture Notes in Computer Science. 2013. V. 8102. P. 55–65. doi: 10.1007/978-3-642-40852-6_8
Bourbakis N.G., Kavraki D. A 2D vibration array for sensing dynamic changes and 3D space for Blinds’ navigation // Proc. 5^th IEEE Symposium on Bioinformatics and Bioengineering (BIBE’05). Minneapolis, USA, 2005. doi: 10.1109/bibe.2005.1
Юлдашев М.Н. Ультразвуковые системы для определения пространственного положения подвижного объекта // Сборник научных трудов 17й научно-технической конференции «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы». Москва, 2015. С. 465–472.
Devillard N. Fast median search: an ANSI C implementation. 1998. 14 p.
Harres D. Median filters - an efficient way to remove impulse noise. 2012. 8 p.
Welch G., Bishop G. An Introduction to the Kalman Filter. SIGGRAPH, ACM,2001. 81 p.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License