基于超声波的驾驶员头部朝向追踪和生命体征监控系统
项目内容
头部朝向追踪
方案：基于超声波测距和定位算法。
应用：估计驾驶员的意图用于智能驾驶。
生命体征监控
方案：对2*8通道的超声信号一起进行主成分分析，从中提取驾驶员的呼吸和心跳信息。
应用：检测驾驶员疲劳驾驶和危险动作识别。
项目难点
声波信号的多径问题
原因：由于环境中物体的反射，无线信号普遍存在的多径问题，即从发射端到达接收端会有多个不同的路径，包括直达径和多个反射径。
解决方案：采用Zadoff-Chu序列来调制超声信号，zc信号具有很好的多径分辨能力。
直达径被遮挡问题
原因：超声波测距和定位算法基于直达径信号传播时间的估计，如果直达径被遮挡，那么测得的就是反射径的距离，无法用于定位。
解决方案：理论上只需要三个接收端就可以根据三点定位算法完成发射端定位，通过布置更多的接收端保证头部不管怎样旋转都至少与三个接收端之间的直达径不被遮挡。
只能定位头部的两个坐标
原因：理论上至少需要知道物体上三个点的坐标才能确定其在三维空间中的朝向，但是生活中大多数设备都只支持双声道，而且实验用的数据采集卡也只支持两发，所以只能完成两个点的定位。
解决方案：提出“轴点”的假设，因为驾驶员在驾驶过程中头部动作十分有限，而且不会有复杂的动作，所以可以根据两个发射端的轨迹估计出驾驶员的动作，进而推算出轴点的位置。