[發明專利]一種基于UWB的手勢交互控制系統

在審

• 申請號: 202110686645.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113453147A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王夢奎
• 申請（專利權）人: 深圳市何處科技有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;G06F3/01
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 胡林

本發明公開了一種基于UWB的手勢交互控制系統，包括：手勢控制單元：用于發射UWB信號以監測手勢動作；計算單元：用于接收所述UWB信號，根據所述UWB信號進行解算以獲取所述手勢動作對應的手勢信息，并將所述手勢信息生成手勢控制命令；被控對象：用于接收并執行所述手勢控制命令；其中，所述手勢信息包括手勢移動的始點和終點的絕對坐標位置、移動距離以及移動方向。本發明通過具備UWB模塊設備發射的納秒級超寬帶射頻脈沖信號，實現遠距離、高精度的手勢識別以及絕對空間和相對空間的手勢交互操作，同時還能對被控對象進行移位操作和功能操作。

技術領域

本發明涉及手勢交互技術領域，具體涉及一種基于UWB的手勢交互控制系統。

背景技術

手勢識別是通過數學算法來識別人類手勢，用戶可以使用簡單的手勢來控制或與設備交互，現有的手勢交互方案包括3D結構光、TOF(Time of Flight)、圖像識別等技術。其中結構光原理為通過近紅外激光發射器向目標手勢投射具有一定結構特征的光線，再通過專門的紅外攝像頭進行采集，從而獲取手勢的三維結構，然后根據相關算法進行深入處理成像，與已有手勢圖像數據庫進行匹配，從而識別對應手勢進行操作，結構光成像雖然具有分辨率的優勢，但是結構光技術識別距離較短，通常在0.2米到1.2米之間，限制了其職能應用與室內短距離等常見。

TOF技術則通過向目標發射連續特定波長的紅外光線脈沖，再由特定傳感器接收待測手勢傳回的光信號，計算光線往返的飛行時間或相位差，從而獲取目標手勢的深度信息，TOF識別距離可達到0.4米到5米，相對于結構光識別距離較長，但對于更長距離的手勢識別場景依然無法使用，如無人機、機器人等場景，且由于其紅外光線的原因，一般也只能用于室內。

圖像識別技術則是通過攝像頭對各種手勢進行拍攝成像，結合已經采用大量手勢圖像訓練的圖像識別算法，對手勢進行識別匹配，圖像識別技術算法復雜，且需要大量的數據進行訓練，錯誤率也相對較高，獲取高分率圖像時所需攝像頭成本也較高，功耗較大。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種基于UWB的手勢交互控制系統，包括：

手勢控制單元：用于發射UWB信號以監測手勢動作；

計算單元：用于接收所述UWB信號，根據所述UWB信號進行解算以獲取所述手勢動作對應的手勢信息，并將所述手勢信息生成手勢控制命令；

被控對象：用于接收并執行所述手勢控制命令；

其中，所述手勢信息包括手勢移動的始點和終點的絕對坐標位置、移動距離以及移動方向。

進一步地，所述計算單元包括：

TDOA/TOF定位基站：用于接收所述UWB信號；

解算設備：用于根據所述UWB信號進行解算以獲取所述手勢動作對應的手勢信息，并將所述手勢信息生成手勢控制命令。

進一步地，當手勢移動為二維方向時，所述TDOA/TOF定位基站數量為至少3個，當手勢移動為三維方向時，所述TDOA/TOF定位基站數量為至少6個。

進一步地，所述計算單元與被控對象分別單獨存在，所述計算單元包括：

解算設備：用于根據所述UWB信號進行解算以獲取所述手勢動作對應的手勢信息，并根據所述手勢信息生成手勢控制命令；

所述解算設備上集成有接收天線陣列，所述接收天線陣列用于接收所述UWB信號。

進一步地，所述天線陣列為PDOA天線陣列。

進一步地，所述計算單元集成在被控對象上，所述計算單元包括：

解算設備：用于根據所述UWB信號進行解算以獲取所述手勢動作對應的手勢信息，并根據所述手勢信息生成手勢控制命令；