【技术实现步骤摘要】
一种利用环境反射的声波目标追踪方法及应用
[0001]本专利技术属于目标定位追踪
，涉及基于声学信号的目标追踪技术，特别是涉及一种利用环境反射的声波目标追踪方法及应用。
技术介绍
[0002]现如今，目标追踪技术在人机交互领域显现出了巨大的潜力，更为智能化、便利化、轻量化的人机交互方式成为研究重点。目标追踪技术通过融合多种来自目标的信息，实现多维度的高精度目标定位追踪，提升计算机设备的智能化水平。其中，被动式目标追踪无需额外佩戴硬件设备，兼顾了部署成本和使用体验，成为未来人机交互的发展方向。
[0003]现存主流的被动式目标追踪方案包括两类：基于视觉信号和基于射频信号，都存在相应的不足。在识别精度上，基于视觉信号方案的精度易受环境光线等因素的影响，鲁棒性差；基于射频信号的方案因为所用信号较快的传播速度，无法将其进行细粒度的处理，导致精度不高。在部署难度和硬件成本上，上述两种方案都需要额外加装硬件设备，例如深度摄像头、射频传感器等装置，加大了部署难度，提升了硬件成本和使用门槛。
[0004]相比之下，基于...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用环境反射的声波目标追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选择基带信号并调制，由唯一的扬声器发送；唯一的麦克风接收信号并解调，获得恢复的接收信号；S2、将步骤S1恢复的接收信号与发送信号进行互相关，获取传输信道的信道冲击响应，去除干扰的信号，提取来自反射物的多条动态目标回波；S3、融合步骤S2中获得的来自反射物的多条动态目标回波并获取其到达时间；S4、结合感知区域内的反射物和手机构建定位追踪的坐标系，标记不同时间点下目标位置；S5、为目标运动过程构建状态空间转移方程，并设计粒子滤波器算法追踪目标。2.根据权利要求1所述的一种利用环境反射的声波目标追踪方法，其特征在于：步骤S1中，选取自相关性强、互相关弱的信号序列作为基带信号，对该信号序列进行调制并由唯一的扬声器发送；随后麦克风接收来自多个源头的声音信号并解调，完成信号恢复过程，最终获得复合的接收信号。3.根据权利要求1所述的一种利用环境反射的声波目标追踪方法，其特征在于：步骤S2中，在步骤S1获得的恢复的接收信号上用一个周期发送信号进行滑动互相关，所得互相关结果即为传输信道的信道冲击响应，描述了信号传输信道的状态变化。4.根据权利要求1或2或3所述的一种利用环境反射的声波目标追踪方法，其特征在于：步骤S2中，根据回波到达时间的先后将回波分为：静态直射信号、直接反射信号、多径反射信号；其中，直接反射信号和多径反射信号即为目标回波，去除静态直射信号干扰的具体方法是，加权具有不同延时的信号，将其相互抵消，去除干扰；将步骤2的互相关结果绘制为信号幅度随时间变化的图像，图像中每一个峰值代表一个路径回波或者多个路径回波的叠加，为去除静态物体反射的静态回波和缓慢运动物体反射的回波的干扰，采用运动目标指示过滤器MTI去除静态干扰和缓慢移动的动态干扰，具体操作为：原始信号
‑
3*延时T的信号+3*延时2T的信号
‑
1*延时3T的信号，其中T表示发送信号周期，此时，结果中的峰值即为来自目标的多条回波。5.根据权利要求1所述的一种利用环境反射的声波目标追踪方法，其特征在于：步骤S3中，采用加权的方法融合来自反射物的多条动态目标回波来唯一地表示目标的动态多径回波，具体步骤为：(1)首先，选取步骤2的互相关结果的多径回波中幅值最大的路径作为中心回波，将其周围的路径回波作为周边回波；(2)然后，通过互相关操作计算中心回波与周边回波之间的相关性，并将相关性作为它们之间的权重；(3)最后，利用权重值融合中心回波与周边回波，融合之后的回波即为所求目标回波，公式如下：其中，N
mr
表示融合后的目标回波，N
c
表示中心回波，N
i
表示周边回波，L表示周边回波的数量，w
i
表示第i个周边回波与中心回波的相关性；通过融合后的目标回波中心坐标来计算其实际到达时间6.根据权利要求5所述的一...
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