[发明专利]一种基于嗅觉的感知系统

说明书

本发明公开了一种基于嗅觉的感知系统，包括嗅觉传感器阵列、中央处理模块、电源模块，所述嗅觉传感器阵列与所述中央处理模块连接，所述电源模块实现感知系统的供电；所述嗅觉传感器阵列包括若干嗅觉传感器，所述嗅觉传感器设置于智能体的不同方向的各个位置，所述嗅觉传感器包括若干气体传感器、若干风向风速传感器、信号调理模块、信号采集模块、信号处理模块、无线模块。该装置利用智能体所处环境中的嗅觉信息，感知气体类型、气体浓度、气体混合程度和气体分布，可感知物体类别、物体方位、自身位置区域、气体源头追溯、构建环境气体分布图谱，为智能体提供了嗅觉感知，提高了智能体对环境的整体感知能力。

技术领域

本发明属于智能体感知领域，具体涉及一种基于嗅觉的可应用于智能机器人、无人机、自动驾驶车辆等智能体的感知系统。

背景技术

当前，随着智能机器人行业的快速发展和人工智能的技术进步，可应用于智能机器人、无人机、自动驾驶车辆等智能体的感知、决策、控制技术也在快速发展，其中，智能体对环境的感知能力是执行后续决策、规划、控制功能的基础，感知能力很大程度上也决定了智能体对环境的适应能力和执行任务的稳定性及精确性。当前智能机器人、无人机、自动驾驶车辆等智能体对环境的感知主要基于视觉实现，主要使用摄像头、激光雷达等来采集环境的信息，并以此作为智能体规划和控制的基础。视觉信息可直观反映智能体所处环境然后通过计算机视觉等方法进行后续处理，但智能体只依赖视觉信息还不能达到对环境完全的精确感知。智能体所处的空间环境包括光照环境、气象环境、湿度环境、温度环境、气体分布环境、地面环境等。其中，智能体对所处的空间中的气体特征、分布状况的感知能力目前较为缺失，而气体分布信息不仅包含很多环境中其他物体的空间信息，由于气体在空气中的弥散和漂浮，气体分布信息也包含时间信息，通过分析这些信息可以使智能体具有对所处环境更精准的感知能力，这就要求智能体应具有嗅觉感知的能力。另一方面，从仿生学角度考虑，生物体广泛应用嗅觉感知能力从事许多活动，例如寻找食物、寻找配偶、交换信息、躲避捕食者等，嗅觉感知能力是生物体感知能力不可或缺的重要一环。但目前实现的智能体嗅觉感知能力还极不完善，例如存在严重依赖数据库，难以分辨未知气体的分布情况，在未知空间中难以精准分辨未知气体的方位等种种缺陷。

申请号为CN201480081522.7的中国发明专利申请公开了一种嗅觉系统，能够进行多种物质混合状态的环境下特定气味的检测；申请号为CN201710332666.0的中国发明专利申请公开了一种人工嗅觉装置，能够检测挥发性有机物中各种有害气体，并精确计算挥发性有机物中有害气体的含量；申请号为CN201320065820.X的中国发明专利申请公开了一种嵌入式仿生嗅觉信息采集装置，采用气味传感器阵列搭配微处理器实现待测气体的采样和检测；但是上述研究仅涉及基础的感知测试，并不适用于智能体所处的空间环境，无法实现复杂场景下的识别和学习任务。

发明内容

针对该领域现阶段存在的技术问题，本发明提出一种基于嗅觉的感知系统，该装置可以通过嗅觉感知气体类型、气体浓度、气体混合程度和气体分布等，可以使智能体实现感知物体种类、感知物体方位、气体源头追溯、感知自身位置区域和构建环境气体分布图谱功能，所述智能体指能自主活动的软件或者硬件实体。

一种基于嗅觉的感知系统，包括嗅觉传感器阵列、中央处理模块、电源模块，所述嗅觉传感器阵列与所述中央处理模块连接，所述电源模块实现感知系统的供电；所述嗅觉传感器阵列包括若干嗅觉传感器，所述嗅觉传感器设置于智能体的不同方向的各个位置，所述嗅觉传感器包括若干气体传感器、若干风向风速传感器、信号调理模块、信号采集模块、信号处理模块、无线模块，所述气体传感器/风速风向传感器、信号调理模块、信号采集模块、信号处理模块、无线模块依次连接。

进一步地，所述气体传感器为半导体气体传感器和/或电化学式气体传感器；

所述风向风速传感器设置于智能体表面，用于感知外界的气体环境流动信息；

所述信号调理模块将所述嗅觉传感器采集的信号进行初步处理，减小环境因素对所述信号的影响；