基于多普勒頻移的非接觸式設(shè)備交互研究.pdf

1、隨著普適計(jì)算的發(fā)展和智能終端的普及，人們對(duì)人機(jī)交互的水平和質(zhì)量不斷提出新的要求，人與設(shè)備之間進(jìn)行交互的信息更加豐富多樣?；趶V泛使用的智能移動(dòng)設(shè)備及其低功耗傳感器，本文提出了一個(gè)在家庭環(huán)境內(nèi)的設(shè)備交互方法，即基于傳感器—麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器收發(fā)高頻聲音，利用新穎的基于多普勒效應(yīng)的聲學(xué)技術(shù)，結(jié)合不同的指向手勢(shì)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的互動(dòng)選擇。
　　首先，對(duì)多普勒信號(hào)的產(chǎn)生及特征進(jìn)行分析，由于環(huán)境中存在嘈雜和高頻聲波噪音，要成功提取多普勒頻移

2、，需要通過帶通音頻信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的魯棒性。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速率及頻域分辨率，通過利用欠采樣技術(shù)和短時(shí)傅里葉變換分析隨時(shí)間變化的頻譜，測(cè)量多普勒頻移并尋找峰值頻率。
　　其次，在分析多普勒頻移與手勢(shì)的映射關(guān)系的基礎(chǔ)上提出新的設(shè)備交互方法。多普勒頻移的正負(fù)可以用來確定手勢(shì)的方向，利用頻移變化提出對(duì)應(yīng)不同交互場(chǎng)景的手勢(shì)類別。利用Goertzel算法進(jìn)行譜峰邊界查找，根據(jù)頻譜中提取的特征，進(jìn)一步得出用戶手勢(shì)移動(dòng)的方向，并作為觀測(cè)

3、值輸入分類模型中，以實(shí)現(xiàn)用戶手勢(shì)的實(shí)時(shí)識(shí)別。
　　再次，鑒于隱馬爾可夫?qū)r(shí)序信號(hào)具有良好的建模能力，采用HMM進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)頻移與手勢(shì)的對(duì)應(yīng)分類。通過估計(jì)設(shè)備之間相對(duì)頻移的變化，目標(biāo)設(shè)備估計(jì)測(cè)得的頻移值，用戶設(shè)備根據(jù)具體場(chǎng)景和不同手勢(shì)設(shè)定的要求做特定手勢(shì)，識(shí)別并連接有特定頻移強(qiáng)度的設(shè)備。若一個(gè)非目標(biāo)設(shè)備也位于傳輸范圍內(nèi)，可有效避免與其連接。
　　最后，通過多類型移動(dòng)設(shè)備采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)完整的模擬實(shí)驗(yàn)并通過Matlab