移动网络中基于多普勒效应的目标识别

发布时间：2017-10-01 15:26

  本文关键词：移动网络中基于多普勒效应的目标识别

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【摘要】：近些年来,无处不在的计算机技术发展迅猛。每个人手持移动手机也逐渐成为一种普遍的现象,这就导致了更多新的应用需求,比如用户通过移动设备在近距离范围内进行交互。前提需求就是移动手机能够在近距离范围内选择出目标设备,本论文提出了一种基于声波的多普勒效应的目标设备识别方法,且该识别方式精度高,且无需其他任何配置。这个识别过程通过一个甩动手势完成,即用户手持源设备朝着目标设备甩动。其思路是让目标设备表现出与附近其它设备不同的特点,如果目标设备的特点很明显而且检验该特点的方法比较精确,那么目标设备的选择正确率就比较大。据此,本论文使用一种基于多普勒效应的声波技术,由于用户的甩动,接收设备会产生一个多普勒频移,通过比较计算出的接收者的多普勒频移,选择出多普勒频移最大的,从而就可以选择出目标设备。当前的移动设备中都有声波的收发配置即麦克风和扬声器,因此利用声波技术不会限制该应用的使用范围。为了提高选择目标设备的精确度,本论文设计和实现了一种带通信号处理管道来对抗环境中的噪声影响;而且使用了FFT算法思想来估算每个接收设备的频移,然后提出可以采用互模糊函数的方法来提高频移估算的精确度。从而最终选择出频移值最大的设备,就是所要选择的目标设备。基于上述描述的目标设备识别方法,本论文实现了一个识别目标设备的系统,并且在不同的测试环境下对该系统进行测试。实验的结果显示,对于大部分的应用场景,在3米的应用范围内,该系统能够获得平均95%的选择精确度;在4米的应用范围内,该系统能够获得平均90%的选择精确度。当距离为5米,源设备与接收设备之间的角度为30度以上的时候,设备选择的精确度仍然可以达到85%以上。
【关键词】：交互 手势 移动系统 多普勒效应
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 研究工作的背景与意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 图像识别技术12
• 1.3.2 定位技术12
• 1.3.3 基于特殊设备的识别12-13
• 1.3.4 基于设备运动的识别13-14
• 1.4 研究内容14-15
• 1.5 本论文的结构安排15-17
• 第二章 相关技术介绍17-27
• 2.1 多普勒效应及其频移的计算17-19
• 2.1.1 多普勒效应17-18
• 2.1.2 多普勒频移的计算18-19
• 2.2 巴特沃兹带通滤波器工作原理19
• 2.3 采样方法19-21
• 2.3.1 奈奎斯特采样19-20
• 2.3.2 过采样20
• 2.3.3 欠采样20-21
• 2.4 互模糊函数21-22
• 2.5 低功耗监听技术22-24
• 2.5.1 技术原理22-23
• 2.5.2 唤醒颤动的解决23-24
• 2.6 FFT算法24-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第三章 基于多普勒效应目标识别的总体设计27-33
• 3.1 系统的设计目标27-28
• 3.2 系统的设计挑战28-29
• 3.3 系统总体流程设计29-30
• 3.4 发送端流程设计30-31
• 3.5 接收端流程设计31-32
• 3.6 本章小结32-33
• 第四章 基于多普勒效应目标识别的详细设计33-51
• 4.1 接收设备的多普勒频移检测方法33-43
• 4.1.1 音频信号的处理33-34
• 4.1.2 将接收信号进行巴特沃兹带通滤波34-36
• 4.1.3 欠采样以及欠采样参数的选择方法36-40
• 4.1.4 基于FFT算法估算接收设备的频移40-43
• 4.2 目标识别中高精度估算频差方法43-48
• 4.2.1 互模糊函数计算原理44-45
• 4.2.2 互模糊函数的精确度45
• 4.2.3 利用互模糊函数方法高精度估算频移45-48
• 4.3 通过手机移位来提高识别精确度48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 原型系统的实现51-60
• 5.1 系统的实现环境51-52
• 5.2 发送端的实现52-54
• 5.3 接收端的实现54-59
• 5.3.1 获取声波信号56-57
• 5.3.2 使用滤波器对获取到的声波信号进行过滤57-58
• 5.3.3 基于FFT估算频移58-59
• 5.3.4 基于互模糊函数的高精度估算频移59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 目标识别原型系统的测试及结果分析60-68
• 6.1 手势评估60-62
• 6.2 实验装置62
• 6.3 设备选择准确率测试62-66
• 6.3.1 距离和角度不同情况下的测试62-64
• 6.3.2 不同噪声环境下的测试64-65
• 6.3.3 不同情景下的测试65-66
• 6.4 交互延迟66
• 6.5 本章小结66-68
• 第七章 总结与展望68-71
• 7.1 论文总结68-69
• 7.2 后续工作展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76

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