[發(fā)明專利]一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010516586.2
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN111693990B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬書藝;李坡;張秋玥;張宇陽
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S13/88
• 分類號(hào): G01S13/88;G01S13/50
• 代理公司: 蕪湖思誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34138
• 代理人: 項(xiàng)磊

1.一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法，其特征在于：包括下列步驟：

步驟1：初始化閾值參數(shù)T1和T2；

步驟2：讀取雷達(dá)數(shù)據(jù)經(jīng)多普勒調(diào)制為頻率數(shù)據(jù)；

步驟3：對雷達(dá)數(shù)據(jù)截取的若干離散頻率點(diǎn)的頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后計(jì)算出雙邊頻譜并進(jìn)而計(jì)算出正負(fù)頻率的幅度和之比R；

步驟4；根據(jù)所述正負(fù)頻率的幅度和之比R在閾值范圍中的位置識(shí)別手勢；

三種手勢的多普勒頻率的特點(diǎn)分別為：

a.前揮手多普勒頻率f_fd：始終大于0，集中在多普勒頻譜的正半軸；

b.后揮手多普勒頻率f_bd：始終小于0，集中在多普勒頻譜的負(fù)半軸；

c.前后揮手多普勒頻率f_fb：既存在大于0的值，也存在小于0的值，多普勒頻譜的正負(fù)半軸均有；

假設(shè)手勢回波的雙邊頻譜為P_d(k)，其中k為離散頻率點(diǎn)，假設(shè)正向頻譜為負(fù)向頻譜為假定頻譜包括N個(gè)離散點(diǎn)，則使用正負(fù)半軸頻率的幅度和之比R作為區(qū)分手勢的依據(jù)，R用公式表示為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法，其特征在于：雷達(dá)采集手勢回波，產(chǎn)生手勢回波的手勢包括前揮手、后揮手和前后揮手，所述步驟2中的頻率數(shù)據(jù)的計(jì)算公式為：

其中，v為人體揮手速度、θ為手臂與雷達(dá)垂直方向的夾角，λ為雷達(dá)電磁波波長；當(dāng)人向前揮手時(shí)，產(chǎn)生的多普勒頻率f_d始終大于零；相反，當(dāng)反向揮手時(shí)，v＜0，產(chǎn)生的多普勒頻率f_d始終小于零；當(dāng)人體一個(gè)周期來回?fù)]手時(shí)，將產(chǎn)生的多普勒頻率中既存在大于零的f_d，也存在小于零的f_d。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法，其特征在于：當(dāng)前揮手時(shí)，R＞＞1；后揮手時(shí)，R＜＜1；當(dāng)前后揮手時(shí)，在一個(gè)揮手周期內(nèi)由于左右半軸的頻譜接近對稱，R≈1；設(shè)定合適的閾值參數(shù)T₁，T₂，使得R滿足：

則能根據(jù)幅度比R在閾值范圍中的位置區(qū)分出三種手勢。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法，其特征在于：所述步驟3中頻率數(shù)據(jù)先經(jīng)過去直流處理，再計(jì)算雙邊頻譜和雙邊頻率幅度和之比R。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法，其特征在于：所述頻率點(diǎn)的采樣率根據(jù)手勢速度確定以滿足采樣定理，所述手勢速度產(chǎn)生多普勒頻移位量，來回一個(gè)周期的帶寬為多普勒頻移位量的兩倍，采樣率至少為所述帶寬的兩倍。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法，其特征在于：設(shè)定截取時(shí)間T＝N/fs，fs為采樣率；截取時(shí)間T的倒數(shù)為頻譜的分辨率，人體手勢產(chǎn)生的頻譜間隔在Hz級(jí)別，取最小分辨率為1Hz，則設(shè)定的N≥fs；此外，截取時(shí)間包含人體前后揮手的一個(gè)來回時(shí)間，則設(shè)定的N≥T·fs。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于24GHz雷達(dá)的簡易手勢識(shí)別方法，其特征在于：閾值參數(shù)的設(shè)定與手勢到雷達(dá)的距離有關(guān)，設(shè)定截取雷達(dá)采集的頻率數(shù)據(jù)的離散點(diǎn)數(shù)量N，經(jīng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算不同距離下三種手勢的產(chǎn)生的幅度和之比R的取值范圍，并據(jù)此設(shè)定對應(yīng)距離下的閾值參數(shù)。