1射頻手套設(shè)計(jì)愿景

1、射頻手套設(shè)計(jì)愿景隔空操作不做大幅度動作識別手指的微動作射頻手套設(shè)計(jì)愿景操作場景有效識別區(qū)域操作手天線預(yù)計(jì)完成的動作彈鋼琴以及其他樂器通過區(qū)分每個(gè)手指的是非狀態(tài)對應(yīng)琴鍵放大縮小雙擊選擇左右移動人機(jī)交互推拉旋轉(zhuǎn)體感游戲?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)場景手正對天線在天線正上方平面天線陣列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試按下每個(gè)手指的時(shí)候，標(biāo)簽天線與閱讀器天線的正對面積是從無到有，明顯的有信號的突增，以此判斷0與1。12345實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試重復(fù)做彈鋼琴實(shí)驗(yàn)，按下手指時(shí)，預(yù)計(jì)正對面積是從有到無，對應(yīng)的信號強(qiáng)度應(yīng)該是從有到無。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)沒有這么簡單，原因有三：1.天線的極化方式，導(dǎo)致了按下手指時(shí)，雖然不是正對，但仍然穿過標(biāo)簽天線。

2、2.人體對信號的吸收極強(qiáng)，導(dǎo)致判斷不靈敏。3.標(biāo)簽距離太近，會產(chǎn)生電感耦合現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試上下移動手，和預(yù)計(jì)差不多，RSSI減小增加，但依然存在以上干擾。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試三指旋轉(zhuǎn)手，利用人體對信號的吸收，以及標(biāo)簽天線垂直閱讀器天線、標(biāo)簽天線正對閱讀器天線時(shí)RSSI的不同。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試手指向下，從左至右，滑動手，主要利用正對的天線。設(shè)想原理是，經(jīng)過面前天線時(shí)，相位的變化應(yīng)該是對稱的。左側(cè)天線圖（藍(lán)色是大拇指，紅色是食指）RSSIPhase1.大拇指2.食指3.中指4.無名指實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試手指向下，從左至右，滑動手，利用右側(cè)天線。設(shè)想原理是，右側(cè)天線相對食指，中指等相位的差異，變化應(yīng)該

3、有先后。大拇指：-，食指：-，中指：-無名指：-后面實(shí)驗(yàn)的手指與顏色的對應(yīng)關(guān)系同上Phase右側(cè)天線明顯周期性1.大拇指2.食指3.中指4.無名指實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試手指橫側(cè)，從左至右（往右側(cè)天線方向），滑動手，設(shè)想主要利用正對的天線的相位以及右側(cè)天線RSSI。實(shí)驗(yàn)圖如下（藍(lán)色是大拇指，紅色是食指）RSSI右側(cè)天線RSSI有明顯增加，說明在集體靠近綠色是中指，可能是電感耦合現(xiàn)象1.大拇指2.食指3.中指4.無名指實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試手指橫側(cè)，從左至右（往右側(cè)天線方向），滑動手，設(shè)想主要利用正對的天線的相位以及右側(cè)天線RSSI。實(shí)驗(yàn)圖如下（藍(lán)色是大拇指，紅色是食指）Phase正對天線由于食指在大拇指右側(cè)

4、，所以在往右移動的過程中，紅色的食指相位總是先于大拇指的藍(lán)色1.大拇指2.食指實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試雙擊正對天線右側(cè)天線RSSIPhase很難看出1.大拇指2.食指3.中指4.無名指實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試放大初始狀態(tài)是大拇指、食指和中指靠在一起，放大動作后，三個(gè)手指分開。預(yù)計(jì)剛開始時(shí)Phase差異不大，放大后，Phase差異大。右側(cè)天線Phase剛開始，相位差為一個(gè)手指厚度，之后，大拇指變化劇烈，食指中指變化小，符合放大手勢。1.大拇指2.食指3.中指4.無名指實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)嘗試放大初始狀態(tài)是大拇指、食指和中指靠在一起，放大動作后，三個(gè)手指分開。預(yù)計(jì)剛開始時(shí)Phase差異不大，放大后，Phase差異大。正對

5、天線Phase剛開始，相位差為一個(gè)手指厚度，之后，大拇指變化較大，食指中指變化小，符合放大手勢。1.大拇指2.食指3.中指實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)RFID標(biāo)簽天線標(biāo)簽天線與閱讀器天線極化的接觸面積，直接導(dǎo)致RSSI的變化，具體的有：標(biāo)簽天線與閱讀器天線擺放差異，標(biāo)簽天線的形變程度。人體吸收信號人體對信號的吸收很強(qiáng)，同一位置的標(biāo)簽，被人體遮擋的天線面積越大，信號強(qiáng)度越低。電感耦合由于手指距離很近，常常發(fā)生電感耦合，例如兩側(cè)都有相鄰標(biāo)簽的中指標(biāo)簽的信號相對于單側(cè)有相鄰標(biāo)簽的食指，信號強(qiáng)度就較為微弱。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相位相比于RSSI，相位對于像手指這樣的密集標(biāo)簽分布有較好的區(qū)分度。手指的相位差能夠說明他們

6、的分布情況，結(jié)合手指的特殊分布（手指順序一定）可以有一定的信息量，例如表達(dá)手指的相對于天線左右，以及不同手指的Phase變化曲線先后關(guān)系（左右移動的實(shí)驗(yàn)）。在手一維的移動過程中，經(jīng)過天線，相位的變化具有對稱性STPP。手指之間的干擾，人體的吸收等等干擾在相位中依然存在。緩慢的動作識別度高，快速的動作，采樣點(diǎn)可能較少，難以判斷，會和異常點(diǎn)混淆；此外，處理的窗口大小也受不同動作影響，識別動作或存在很大時(shí)延。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)技術(shù)設(shè)想定位最理想的方法，是通過對每個(gè)手指的實(shí)時(shí)定位，監(jiān)控每個(gè)點(diǎn)的位置，但是：首先，在以上幾種干擾以及多徑效應(yīng)等影響下，定位很難達(dá)到手指之間的精度。其次，對于一個(gè)點(diǎn)的定位，并不能滿足我們

7、的手指操作需求，例如彈鋼琴的時(shí)候，定位并不能很好的表示當(dāng)前狀態(tài)，標(biāo)簽的角度更有說服力。再有，隔空操作也是需要配合天線布置，一般來說，應(yīng)該是在一個(gè)二維平面上隔空操作。最后，絕對位置的定位是不需要的，只需要知道幾個(gè)手指之間的相對位置，就能夠表達(dá)。目前能夠獲取相位信息，定位技術(shù)可以用在一些識別困難的場景。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)技術(shù)設(shè)想標(biāo)簽天線面積利用標(biāo)簽天線所能接收到的閱讀器天線輻射面積，來判斷手指按下的角度，因?yàn)椋藭r(shí)其他標(biāo)簽與有變化標(biāo)簽的物理位置不會差異很大，而RSSI的變化，能夠有機(jī)會表示手指當(dāng)前的狀態(tài)。標(biāo)簽的彎曲，接收閱讀器極化天線的輻射面積，對信號強(qiáng)度都是有顯著影響的。人體吸收可以利用人體對信號的吸收來輔助判斷，人體對標(biāo)簽不同程度的遮擋直接影響信號強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)干擾人體、天線的極化方式、電感耦合以及多徑效應(yīng)，這些顯著的干擾帶來最大的挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，這些干擾也不都是無規(guī)律的，可能含有我們需要的信息量。天線布置一般使用線極化天線，所以，對于標(biāo)簽的擺放方向是有要求的，不同的天線布置，會有不同的動作可能，如何去最優(yōu)的布置天線也是難點(diǎn)之一。操作平面隔空操作，尤其是我們這種手指的微操作，不可能在一個(gè)屋子里亂動。也像其他隔空操作一樣，需要自己定義一個(gè)虛擬平面，所有的操作都是針對這個(gè)設(shè)想的平面，但是手指不可能完全在平面上，如何正確映射？實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小結(jié)RSSIPhase彈鋼琴信號強(qiáng)度在以上多種干擾下，