[发明专利]基于超声定位的远距离PC体感输入方法

说明书

本发明公开了一种基于超声定位的远距离PC体感输入方法，佩戴于一个或多个用户在身体的不同部位的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。本发明更为精确，能够检测到类似手指的小范围运动，能够完成更为复杂的操作，更大幅度提升用户的体验。

技术领域

本发明属于体感技术领域，具体涉及一种基于超声定位的远距离PC体感输入方法。

背景技术

目前商用体感产品随工作原理的不同，主要可分为三大类：惯性感测、光学感测以及惯性及光学联合感测。惯性感测主要是以惯性传感器为主，感测使用者肢体动作的物理参数，来求得使用者在空间中的各种动作。且由于MEMS 陀螺仪的出现也加速了惯性感测的发展，但其仅能对运动的趋势进行感测，且精度受限。光学感测主要是通过光学传感器获取人体影像，再将此人体影像的肢体动作与游戏中的内容互动，但主要是以2D平面为主。直到2010年， Microsoft发表了跨世代的全新体感感应套件——Kinect，同时使用激光及摄像头(RGB)来获取人体影像信息，可捕捉人体3D全身影像，而且不受任何灯光环境限制。但光学感测，其性能受外界环境和相应的图像处理算法影响。从使用效果看，其输入时，要求操作着有明显的动作，如手的大幅度挥动，身体的大幅度舞动。其无法用于较复杂的信息输入，分辨率低。例如kinect存在对个别动作的响应延迟，且无法识别手部动作的细微变化。联合感测的主要代表厂商为Nintendo及Sony。2006年所推出的Wii，主要是在手柄上放置一个重力传感器，用来侦测手部三轴向的加速度，以及红外线传感器，用来感应在电视屏幕前方的红外线发射器讯号，主要可用来侦测手部在垂直及水平方向的位移，来操控空间鼠标。但联合感测仍是采用惯性感测和光学感测的技术，依旧存在上述缺陷。

而今，除了依照体感方式与原理的不同分为的三大类：惯性感测、光学感测以及惯性及光学联合感测之外，新创公司UltraHaptics希望通过使用超声波，经空气传播投射出三维的触感，从而改变我们与电子设备互动的方式。这将使虚拟现实头盔的使用者不仅能看到，还能触碰到投射到他们眼前的虚拟世界。为了创建隐形按钮，UltraHaptics使用数个超声波扬声器，将声波集中在特定的某一点上。声音在空气传播时产生了压力差，因此通过将这些压力差聚集在某一目标位置，其结果是产生了一个局部高压点。如果把手挡在中间，这个高压点便会发出足够的力量，使皮肤产生微微震动，进而使手感知到它的存在，其原理类似于光学感测，也存在相同的缺陷，无法用于较复杂的信息输入，分辨率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于超声定位的远距离PC体感输入方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种基于超声定位的远距离PC体感输入方法，该方法为：佩戴于一个或多个用户在身体的不同部位的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。

上述方案中，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。

上述方案中，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。

上述方案中，所述佩戴于一个或多个用户在身体的不同部位的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：