彭心悦

（南京电子技术研究所，江苏 南京 210039）

0 引言

体感设备是连接到游戏主机上的机器，它可以通过感应器，接收玩家的动作或语音信息，从而完成游戏的转换[1]。使用者不靠手柄或者遥控器等任何设备，通过体感设备与电视游戏等形成互动。典型的体感设备有微软的Kinect、任天堂的Wii、Leap公司的Leap Motion等。现有的体感设备大多是针对手势或体态进行控制，无法采集人体大幅度运动，因此一款更为有趣，更动感、更具有交互性的创新体感设备--位感设备应运而生。位感设备可以更佳有效的采集人体运动幅度，让用户能在游戏屏幕前尽情挥舞。

1 基于雷达跟踪算法的位感设备原理及系统设计

1.1 超声波测距原理

超声波测距利用三角形测量原理实现人体坐标定位。如图1，将两个超声波测距传感器设为sensor A与sensor B，设传感器之间的间距是L，人体距离传感器sensor A的距离为Ra，距离传感器sensor B的距离为Rb，可以求得距离X,Y分别为：从而得到人体位置坐标。

图1 超声定位基础算法示例图

1.2 卡尔曼滤波原理

卡尔曼滤波是基于状态空间方法的一套递推滤波算法，在状态空间方法中，引入了状态变量的概念。实际应用中，可以通过选取合适的状态变量来体现系统的特征、特点和状况变化[5]。卡尔曼滤波模型包括状态空间模型和观测模型。状态模型是反映状态变化规律的模型，通过状态方程来描写相邻时刻的状态转移变化规律；观测模型反映了实际观测量与状态变量之间的关系[6]。卡尔曼滤波综合观测信息和状态转移矩阵来获取系统状态估计的最优解,在雷达跟踪算法中被广泛应用。……