[發(fā)明專利]基于線性調(diào)頻音頻信號的非接觸式手掌移動軌跡追蹤方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710299788.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107102737A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李凡;陳慧杰;黎有琦;吳玥;王昱
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G01S15/06;H04M1/725
• 代理公司: 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11639
• 代理人: 鮑文娟

1.基于線性調(diào)頻音頻信號的非接觸式手掌移動軌跡追蹤方法，其特征在于：基于支持立體聲播放的智能設(shè)備，通過將手機上的兩個揚聲器與麥克風(fēng)組成音頻信號收發(fā)陣列，使用線性調(diào)頻音頻信號，分別測量出由揚聲器到用戶手掌，再到麥克風(fēng)的路徑長度，完成對用戶手掌的持續(xù)性位置追蹤，結(jié)合多普勒偏移補償和軌跡誤差矯正方法，降低手掌移動性引起的定位誤差，提高軌跡追蹤的精確度。

2.如權(quán)利要求1所述的基于線性調(diào)頻音頻信號的非接觸式手掌移動軌跡追蹤方法，其特征還在于：

步驟一、生成雙通道音頻信號；該信號結(jié)構(gòu)有如下特點：1、該信號為雙信道，在立體聲播放模式下，移動終端上的兩個揚聲器分別播放一個子信道；2、每個信道中調(diào)制了加了漢明窗后的線性調(diào)頻信號；3、線性調(diào)頻信號的頻率范圍避開了日常噪音的頻率范圍，擬為16kHz-23kHz；4、為了避免兩個子信道中線性調(diào)頻信號之間會沖突，以時分多路復(fù)用的方式調(diào)制；具體表現(xiàn)為，在時域上，兩個線性調(diào)頻信號無重疊部分；5、在線性調(diào)頻信號之后，保留空白區(qū)域，用于抵抗環(huán)境中的多徑噪聲；6、使用頻率上升線性調(diào)頻信號與頻率下降線性調(diào)頻信號，分別調(diào)制兩個子信道；

步驟二、進行音頻測距：智能終端周期性播放預(yù)先設(shè)計的雙通道道線性調(diào)頻信號，兩個揚聲器將分別播放雙通道道線性調(diào)頻信號里的一個通道；同時，麥克風(fēng)將持續(xù)錄制聲音，記錄雙聲道信號及其經(jīng)手掌反射的回聲，通過對該錄制到音頻的處理，計算信號傳播路徑長度；

步驟三、進行手掌位置估計：

首先對該音頻流進行分幀處理，使得沒一幀都包含一次音頻測距中的信標(biāo)原始信號以及其回聲信號，之后使用帶通濾波對幀進行去噪，再利用匹配濾波法找出原始音頻數(shù)據(jù)和回音數(shù)據(jù)，進而獲取信標(biāo)聲音的飛行時間；然后，基于手機上揚聲器麥克風(fēng)與手掌之間的幾何關(guān)機計算出手掌的位置；

步驟四、通過多普勒偏移補償、軌跡誤差矯正進行軌跡估計。

3.如權(quán)利要求2所述的基于線性調(diào)頻音頻信號的非接觸式手掌移動軌跡追蹤方法，其特征還在于：

步驟三中的位置計算操作中，原始信標(biāo)信號與回聲信號的樣本索引分別為I₀、I₁、I₂、I₃；那么基于建立的坐標(biāo)系，從揚聲器S_l和S_r發(fā)出的線性調(diào)頻信號的傳播路徑和的長度：

其中，與為揚聲器S_l和S_r到麥克風(fēng)的距離，f_s為音頻采樣率，c為聲音傳播速度；

該距離可以通過手機上揚聲器與麥克風(fēng)間的擺放位置計算出來；

因此可以通過如下方法得出手掌的坐標(biāo)：

。