[发明专利]一种基于雷达信号的身份及手势识别方法

权利要求书

1.一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、读取雷达传感器接收到的经由测试人员各种手势反射得到的雷达回波信号；

步骤2、将雷达回波信号与雷达发射信号进行混频；

步骤3、采用高通滤波器对混频后的信号进行滤波；

步骤4、将滤波后的信号数据进行中心化操作；

步骤5、设计适用于雷达信号特征的神经网络模型，利用步骤4预处理后的信号与测试人员的身份信息标签对模型进行训练，得到能够进行身份验证的神经网络A；

步骤6、根据步骤4预处理后的信号及雷达传感器参数，得到距离、速度及角度信息，从而计算得到运动目标的三维坐标及Doppler值；

步骤7、采用空间栅格法对雷达上方空间进行划分；将空间区域映射为三维矩阵，将步骤6得到的三维坐标及Doppler值根据其所属空间中的栅格位置，将其Doppler值累加在该栅格对应矩阵单元中作为矩阵单元元素的大小；将该矩阵与手势信息标签送入设计好的神经网络中训练得到能够进行手势识别的神经网络B；

步骤8、将实时检测到的雷达回波信号进行恒虚警检测判断是否有人在进行手势识别，如果有则进行步骤9；无则继续等待检测；

步骤9、将检测到的雷达回波信号进行步骤2到步骤4的预处理；将处理后的信号送入步骤5中训练好的神经网络A提取特征进行分析；通过特征中含有的身份信息验证使用者的身份，若身份验证通过则该使用者的手势有效，进行步骤10，否则继续等待检测；

步骤10、将进行步骤2到步骤4预处理后的数据再进行步骤6与步骤7处理后，输入神经网络B判断使用者手势，根据使用者手势与操作的对应关系进行相应操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，所述雷达传感器采用频率区间为57.4GHz至62.6GHz的FMCW毫米波雷达。

3.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，所述步骤2中，若雷达传感器具有多个接收通道，则将得到的多条对应波形取平均之后再进行滤波。

4.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，所述步骤3中，采用截止频率为31250Hz的八阶巴特沃斯高通滤波器对混频后的信号进行滤波，在保留有效信息的同时滤除较大的直流和低频噪声。

5.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，所述步骤6中，根据步骤4预处理后的信号及雷达传感器参数，通过快时间维度FFT得到距离信息R：

再通过慢时间维度FFT得到速度信息v：

其中f_movingBeat和f_staticBeat分别为目标运动和静止状态下差拍信号的频率，f_d为多普勒频率，f_c为扫频带宽，R为目标距离，C为光速，t_c为扫频周期，f为Chirp信号的中心频率，v为目标速度；

根据雷达传感器的多个收发天线得到角度信息θ：

其中Δd为任意两个接收天线距离目标的距离差值，ΔΦ为对应两个天线接收信号的相位差，L是对应两个天线之间的距离，λ为波长。

6.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，所述步骤7中，将空间大小为Xcm*Ycm*Zcm的区域，映射为一个大小为(X*k1)*(Y*k2)*(Z*k3)的三维矩阵，其中X，Y，Z为空间对应的长宽高，k1，k2，k3为实际空间长宽高与三维矩阵的映射系数。

7.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，有效使用者在训练时建立规定手势与操作的对应关系，在步骤10识别出有效使用者的具体手势为某一规定手势时，执行该规定手势对应的操作，若识别出的手势不在规定手势中，则不产生操作。

8.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的身份及手势识别方法，其特征在于，该方法应用于手机中，手机内置有雷达传感器，并预先存储设备所有者身份信息及手势信息，部分手势信息对应App操作指令；在手机锁屏的前提下，若做手势进行身份验证的人员为设备所有者，则手机解锁，判断手势信息，打开手势对应App，若无对应手势则不进行任何操作；若手势不属于设备所有者，则手机维持锁屏；在手机已经解锁的情况下，若手势不属于设备所有者或设备所有者所做手势不在规定手势中，则不进行对应的操作。