基于多普勒频移的非接触式设备交互研究

发布时间：2017-12-24 11:31

本文关键词：基于多普勒频移的非接触式设备交互研究　出处：《燕山大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着普适计算的发展和智能终端的普及,人们对人机交互的水平和质量不断提出新的要求,人与设备之间进行交互的信息更加丰富多样。基于广泛使用的智能移动设备及其低功耗传感器,本文提出了一个在家庭环境内的设备交互方法,即基于传感器—麦克风和扬声器收发高频声音,利用新颖的基于多普勒效应的声学技术,结合不同的指向手势动作,实现对家居设备的互动选择。首先,对多普勒信号的产生及特征进行分析,由于环境中存在嘈杂和高频声波噪音,要成功提取多普勒频移,需要通过带通音频信号处理技术实现对环境的鲁棒性。为了提高系统的响应速率及频域分辨率,通过利用欠采样技术和短时傅里叶变换分析随时间变化的频谱,测量多普勒频移并寻找峰值频率。其次,在分析多普勒频移与手势的映射关系的基础上提出新的设备交互方法。多普勒频移的正负可以用来确定手势的方向,利用频移变化提出对应不同交互场景的手势类别。利用Goertzel算法进行谱峰边界查找,根据频谱中提取的特征,进一步得出用户手势移动的方向,并作为观测值输入分类模型中,以实现用户手势的实时识别。再次,鉴于隐马尔可夫对时序信号具有良好的建模能力,采用HMM进行手势识别,实现频移与手势的对应分类。通过估计设备之间相对频移的变化,目标设备估计测得的频移值,用户设备根据具体场景和不同手势设定的要求做特定手势,识别并连接有特定频移强度的设备。若一个非目标设备也位于传输范围内,可有效避免与其连接。最后,通过多类型移动设备采集相关数据,并设计完整的模拟实验并通过Matlab进行仿真,对本论文提出的室内设备交互方法进行性能分析。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN912.3

【相似文献】