基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及安防領(lǐng)域，特別是指一種基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生活水平的逐步提高以及人們對(duì)安全意識(shí)的加強(qiáng)，室內(nèi)入侵檢測(cè)越來(lái)越被人 們重視。室內(nèi)入侵檢測(cè)可以自動(dòng)檢測(cè)發(fā)生在布放監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的入侵行為，它是預(yù)防盜竊等 意外事件的重要方法，一旦發(fā)生突發(fā)事件，室內(nèi)入侵檢測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)的做出響應(yīng)，以便可 以迅速采取應(yīng)急措施。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法采用攝像頭或紅外線進(jìn)行室內(nèi)入侵檢測(cè)，其中， 采用攝像頭的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法具有視距限制、易遭破壞和容易泄漏隱私等缺點(diǎn)，而對(duì)于 采用紅外線的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法排布復(fù)雜、成本高，同時(shí)，上述的兩種室內(nèi)入侵檢測(cè)系統(tǒng)都 有視覺(jué)四角，容易構(gòu)成監(jiān)控盲區(qū)。另外，現(xiàn)有技術(shù)中也有利用WiFi進(jìn)行入侵檢測(cè)的室內(nèi)入 侵檢測(cè)系統(tǒng)，但是數(shù)據(jù)源采用的是RSSI (接收信號(hào)強(qiáng)度）信號(hào)，RSSI信號(hào)數(shù)據(jù)量?。看?采集到1個(gè)數(shù)值）、只能對(duì)較大的動(dòng)作產(chǎn)生感應(yīng)、包含信息低、檢測(cè)精度低、誤報(bào)率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)死角、檢測(cè)精度高、排布簡(jiǎn)單、成本低廉的 基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法和裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法，包括：
[0007] 步驟1 :接收室內(nèi)WiFi路由器發(fā)出的無(wú)線信號(hào)；
[0008] 步驟2 :從接收到的無(wú)線信號(hào)中提取出即時(shí)CSI信號(hào)；
[0009] 步驟3 :根據(jù)一定窗口時(shí)間內(nèi)提取出的即時(shí)CSI信號(hào)，計(jì)算得到CSI模長(zhǎng)矩陣；
[0010] 步驟4 :對(duì)得到的CSI模長(zhǎng)矩陣進(jìn)行運(yùn)算，得到表征CSI波動(dòng)程度的向量；
[0011] 步驟5 :根據(jù)得到的表征CSI波動(dòng)程度的向量，判斷當(dāng)前的室內(nèi)安全程度。
[0012] 進(jìn)一步的，所述步驟4進(jìn)一步為：
[0013] 對(duì)得到的CSI模長(zhǎng)矩陣?yán)梅讲钸\(yùn)算，得到表征CSI波動(dòng)程度的方差向量。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟5進(jìn)一步為：
[0015] 對(duì)相鄰窗口時(shí)間內(nèi)的兩個(gè)方差向量，計(jì)算兩者的比值，并與預(yù)先設(shè)定的臨界值比 較，判斷當(dāng)前的室內(nèi)安全程度。
[0016] -種基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)裝置，包括：
[0017] 采集模塊：用于接收室內(nèi)WiFi路由器發(fā)出的無(wú)線信號(hào)；
[0018] 提取模塊：用于從接收到的無(wú)線信號(hào)中提取出即時(shí)CSI信號(hào)；
[0019] 計(jì)算模塊：用于根據(jù)一定窗口時(shí)間內(nèi)提取出的即時(shí)CSI信號(hào)，計(jì)算得到CSI模長(zhǎng)矩 陣；
[0020] 運(yùn)算模塊：用于對(duì)得到的CSI模長(zhǎng)矩陣進(jìn)行運(yùn)算，得到表征CSI波動(dòng)程度的向量；
[0021] 判斷模塊：用于根據(jù)得到的表征CSI波動(dòng)程度的向量，判斷當(dāng)前的室內(nèi)安全程度。
[0022] 進(jìn)一步的，所述運(yùn)算模塊，進(jìn)一步用于：
[0023] 對(duì)得到的CSI模長(zhǎng)矩陣?yán)梅讲钸\(yùn)算，得到表征CSI波動(dòng)程度的方差向量。
[0024] 進(jìn)一步的，所述判斷模塊，進(jìn)一步用于：
[0025] 對(duì)相鄰窗口時(shí)間內(nèi)的兩個(gè)方差向量，計(jì)算兩者的比值，并與預(yù)先設(shè)定的臨界值比 較，判斷當(dāng)前的室內(nèi)安全程度。
[0026] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0027] 本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法，從接收到的無(wú)線信號(hào)中提取出的即時(shí) CSI信號(hào)比現(xiàn)有技術(shù)中采集的RSSI信號(hào)的誤報(bào)率低，檢測(cè)精度高。當(dāng)室內(nèi)處于無(wú)人狀態(tài)時(shí)， WiFi路由器所發(fā)出的即時(shí)CSI信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)；而當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn)入侵者時(shí)，由于運(yùn) 動(dòng)的人體會(huì)造成信號(hào)的散射，衰減以及能量的損失，會(huì)導(dǎo)致接收到的CSI信號(hào)出現(xiàn)明顯的 波動(dòng)。本發(fā)明采用的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法只需要較為簡(jiǎn)單的接收WiFi信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算 的裝置（例如一個(gè)CPU和網(wǎng)卡的小型電路板）即可實(shí)現(xiàn)，方便快捷，而現(xiàn)有技術(shù)中的安防設(shè) 備例如攝像頭、紅外感應(yīng)和熱傳感器都需要專(zhuān)門(mén)的布置，安裝復(fù)雜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā) 明具有無(wú)死角、檢測(cè)精度高、排布簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法的流程示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法的相同狀態(tài)下CSI信號(hào)與RSSI信 號(hào)的對(duì)比圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法的室內(nèi)處于無(wú)人狀態(tài)時(shí)的CSI信 號(hào)的波形圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法的室內(nèi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的CSI信號(hào) 的波形圖；
[0032] 圖5為本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法中表征CSI穩(wěn)定程度的I值與警 戒值的范圍關(guān)系圖；
[0033] 圖6為本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035] 一方面，本發(fā)明提供一種基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法，如圖1所示，包括：
[0036] 步驟1 :接收室內(nèi)WiFi路由器發(fā)出的無(wú)線信號(hào)；
[0037] 本步驟中，可以采用安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的能夠解析CSI信號(hào)的網(wǎng)卡，使該網(wǎng)卡置 于WiFi信號(hào)的范圍內(nèi)同時(shí)保證WiFi信號(hào)能夠覆蓋到需要檢測(cè)的范圍內(nèi)，并接收WiFi路由 器發(fā)出的無(wú)線信號(hào)，對(duì)于本步驟中采用的wifi路由器，只要支持802. Iln或以上協(xié)議均可 滿(mǎn)足本發(fā)明的要求。
[0038] 步驟2 :從接收到的無(wú)線信號(hào)中提取出即時(shí)CSI信號(hào)；
[0039] 本步驟中，CSI是Channel State Information (通道狀態(tài)信息）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種 用以表述通信鏈路信道屬性的狀態(tài)量，每次接收到的CSI信號(hào)可以為一組多維的復(fù)矩陣， 如30維的復(fù)矩陣。
[0040] 步驟3 :根據(jù)一定窗口時(shí)間內(nèi)提取出的即時(shí)CSI信號(hào)，計(jì)算得到CSI模長(zhǎng)矩陣；
[0041] 本步驟中，設(shè)定的窗口時(shí)間可以為1秒，進(jìn)而得到CSI的復(fù)矩陣，同時(shí)，在提取程序 中將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成為模長(zhǎng)向量以方便處理，計(jì)算得到CSI模長(zhǎng)矩陣能夠反映信道傳播的數(shù)據(jù) 狀態(tài)，可以作為室內(nèi)安全程度判斷的有效參數(shù)。
[0042] 步驟4 :對(duì)得到的CSI模長(zhǎng)矩陣進(jìn)行運(yùn)算，得到表征CSI波動(dòng)程度的向量；
[0043] 本步驟中，CSI模長(zhǎng)矩陣到能夠表征CSI波動(dòng)程度的向量的運(yùn)算可以采用本領(lǐng)域 技術(shù)人員公知的多種數(shù)學(xué)運(yùn)算方法，如方差、SVD分解等。
[0044] 步驟5 :根據(jù)得到的表征CSI波動(dòng)程度的向量，判斷當(dāng)前的室內(nèi)安全程度。
[0045] 本步驟中，當(dāng)室內(nèi)處于無(wú)人的狀態(tài)時(shí)，該向量的變化趨于穩(wěn)定，而當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)， 由于CSI信號(hào)發(fā)生較大的波動(dòng)，因此該向量也會(huì)出現(xiàn)變化。一旦系統(tǒng)檢測(cè)到在某段時(shí)間內(nèi) 向量出現(xiàn)連續(xù)的較大波動(dòng)，就可以認(rèn)為有入侵者闖入。
[0046] 本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法，從接收到的無(wú)線信號(hào)中提取出的即時(shí) CSI信號(hào)比現(xiàn)有技術(shù)中采集的RSSI信號(hào)的誤報(bào)率低，檢測(cè)精度高。當(dāng)室內(nèi)處于無(wú)人狀態(tài)時(shí)， WiFi路由器所發(fā)出的即時(shí)CSI信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)；而當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn)入侵者時(shí)，由于運(yùn) 動(dòng)的人體會(huì)造成信號(hào)的散射，衰減以及能量的損失，會(huì)導(dǎo)致接收到的CSI信號(hào)出現(xiàn)明顯的 波動(dòng)。本發(fā)明采用的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法只需要較為簡(jiǎn)單的接收WiFi信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算 的裝置（例如一個(gè)CPU和網(wǎng)卡的小型電路板）即可實(shí)現(xiàn)，方便快捷，而現(xiàn)有技術(shù)中的安防設(shè) 備例如攝像頭、紅外感應(yīng)和熱傳感器都需要專(zhuān)門(mén)的布置，安裝復(fù)雜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā) 明具有無(wú)死角、檢測(cè)精度高、排布簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
[0047] 本發(fā)明中，當(dāng)入侵者進(jìn)入之前，WiFi路由器在室內(nèi)通過(guò)多徑反射的信號(hào)可以被網(wǎng) 卡接收，信道狀態(tài)保持穩(wěn)定，信道狀態(tài)信息也相對(duì)穩(wěn)定，該信道狀態(tài)信息是以矩陣的形式提 取的，其中的每一行就是一次信道狀態(tài)信息的取值，而每一個(gè)矩陣則是一段時(shí)間內(nèi)信道狀 態(tài)信息的累計(jì)取值。當(dāng)有入侵者進(jìn)入時(shí)，由于入侵者的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致wifi信號(hào)的多徑反射路 徑發(fā)生改變，信號(hào)強(qiáng)度也有一定的影響，CSI信號(hào)由于信道狀態(tài)的變化而產(chǎn)生較大的波動(dòng)， 因此，本發(fā)明可以根據(jù)得到的表征CSI波動(dòng)程度的向量，判斷當(dāng)前室內(nèi)是否有入侵者入侵。
[0048] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，步驟4進(jìn)一步為：
[0049] 對(duì)得到的CSI模長(zhǎng)矩陣?yán)梅讲钸\(yùn)算，得到表征CSI波動(dòng)程度的方差向量。
[0050] 本步驟中，可以對(duì)得到的CSI模長(zhǎng)矩陣中的每一列進(jìn)行方差運(yùn)算，得到表征CSI波 動(dòng)程度的方差向量，對(duì)于CSI模長(zhǎng)矩陣的每一列進(jìn)行方差運(yùn)算為：
[0052] 其中，CSI模長(zhǎng)矩陣中的元素 CSIniin描述了信號(hào)在每條傳輸路徑上的衰弱因子，如 信號(hào)散射、環(huán)境衰弱和距離衰弱等信息；Var n為第η列的方差。
[0053] 本發(fā)明的基于WiFi的室內(nèi)入侵檢測(cè)方法能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行著方差運(yùn)算，檢測(cè)到信號(hào) 的波動(dòng)后方差算法能夠從矩陣中計(jì)算出當(dāng)前的波動(dòng)情況，具體方法是計(jì)算出該矩陣的相對(duì) 方差數(shù)值，由前后兩次的得到的矩陣計(jì)算出這兩次數(shù)據(jù)的波動(dòng)程度。當(dāng)波動(dòng)程度較大時(shí)，可 以認(rèn)為當(dāng)前環(huán)境產(chǎn)生了較大變化。因此系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)完成報(bào)警。
[0054] 本發(fā)明中，步驟5進(jìn)一步為：
[0055] 對(duì)相鄰窗口時(shí)間內(nèi)的兩個(gè)方差向量，計(jì)算兩者的比值，并與預(yù)先設(shè)定的臨界值比 較，判斷當(dāng)前的室內(nèi)安全程度。
[0056] 本步驟中，可以以t為時(shí)間窗口，取t與t+α相鄰前后兩次的方差向量，α為窗 口時(shí)間，計(jì)算得到前后兩次方