[发明专利]基于超声定位的远距离PC体感输入方法

权利要求书

1.基于超声定位的远距离PC体感输入方法，其特征在于，该方法为：佩戴在用户身体不同部位的一个或多个超声发送端将产生的至少一个超声窄带信号发送到接收阵列，根据所述超声窄带信号到达不同接收阵元的时延确定超声发送端三维空间中的位置以及其方位角和俯仰角，最后，根据超声发送端三维空间中的位置、以及其方位角和俯仰角确定对PC的操作输入信息，并且，该方法还包括对所述至少一个超声窄带信号进行压缩传感信道估计，具体为：在循环矩阵U中选取一个与接收信号相似度最高的原子，通过和接收信号内积最大的行向量进行迭代逼近，获得最终结果。

2.根据权利要求1所述的基于超声定位的远距离PC体感输入方法，其特征在于：所述通过和接收信号内积最大的行向量进行迭代逼近中，单次迭代具体为：求得循环矩阵U中各行与接收序列y间的内积；根据信噪比估计结果保留至少一项结果；对保留的至少一项结果进行频域变换，在频域去除噪声，再次比较；取最大值输出；在循环矩阵U中去除最大项，进入下次迭代。

3.根据权利要求1所述的基于超声定位的远距离PC体感输入方法，其特征在于，所述佩戴在用户身体不同部位的一个或多个超声发送端将产生的至少一个超声窄带信号发送到接收阵列，具体为：

S11、产生两个独立的随机数U₁，U₂，均符合均值为0，标准差为1的高斯分布；

S12、令V_i＝2U_i-1，i＝1，2，并计算S＝V₁+V₂；

S13、若S≥1，计算并计算随机变量X₁＝V₁Y，X₂＝V₂Y；若S＜1，则返回S11，

S14、采用累加法加以改进，若随机变量相互独立且满足同分布，则通过基于中心极限定理累加变换以后的随机变量满足：

式中X_k为随机变量，k＝1……n，E等于均值u，D等于方差σ²；

S15、取n＝12，将在[0，1]上均匀分布、均值为μ＝1/2，方差为σ²＝1/12的序列累加，此时：

所得为高斯白噪声序列；

S16、将S15产生的高斯白噪声序列通过不同通带特性的IIR滤波器得到不同特性的超声窄带信号。

4.根据权利要求1所述的基于超声定位的远距离PC体感输入方法，其特征在于，所述根据所述超声窄带信号到达不同接收阵元的时延确定超声发送端三维空间中的位置，具体为：将每个超声窄带信号的时间差定义为一组声波数据，所述声波数据与声速的乘积就是声源到达测量点的实际距离，根据至少三组超声波数据对目标作三圆定位，三圆定位中目标的位置是以各接收站为圆心，以各接收站同时测量目标的距离为半径的三个圆的交点来确定。

5.根据权利要求1所述的基于超声定位的远距离PC体感输入方法，其特征在于，所述根据所述超声窄带信号到达不同接收阵元的时延确定超声发送端三维空间中的位置，具体为：选取三维空间内的若干个测点设立接收阵元，被测目标佩戴超声发送端，分别测量被测目标到各接收阵元的距离，根据坐标和距离确定被测目标的位置。

6.根据权利要求5所述的基于超声定位的远距离PC体感输入方法，其特征在于：所述根据坐标和距离确定被测目标的位置，具体为：三个测点在测量坐标系中的位置分别记为(x₁，y₁，z₁)，(x₂，y₂，z₂)，(x₃，y₃，z₃)并且均设置接收阵元，所述被测目标佩戴超声发送端发送的超声窄带信号到达3个接收阵元的时间分别为Δt₁，Δt₂，Δt₃，超声窄带信号在空气中传播的速度为c，根据三球定位公式有：联立以上方程组，获得被测目标的位置。

7.根据权利要求4所述的基于超声定位的远距离PC体感输入方法，其特征在于，所述据所述超声窄带信号到达不同接收阵元的时延确定超声发送端三维空间中的方位角和俯仰角，具体为：入射信号在XOY平面投影与x正半轴的夹角为方位角θ，入射信号与法线z正半轴的夹角为俯仰角空间入射信号波到达这相邻两接收阵元的路程差s为：其中x，y，z分别为两接收阵元之间距离在X、Y、z轴上的投影，由于相邻两个传感器阵元同在XOY平面内，则s为：空间远场信号到达相邻两接收阵元的时间差为：相位差为：式中，λ为信号的波长，ω为角速度，c为信号传播速率，f为信号频率，f₀为信号中心频率，f＝f₀。