一種基于WiFi物理層信息的被動人員檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于WiFi物理層信息的被動人員檢測方法。其中方法包括以下步驟：獲取校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值；獲取檢測階段至少一個預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息，計算檢測階段的子載波權(quán)重和信道狀態(tài)信息均值；根據(jù)子載波權(quán)重和校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值計算校準(zhǔn)階段的角度譜，以及根據(jù)載波權(quán)重和檢測階段的信道狀態(tài)信息均值計算檢測階段的角度譜；根據(jù)所述校準(zhǔn)階段角度譜和檢測階段角度譜的相似度判斷是否有人。本發(fā)明實現(xiàn)了通過在普適設(shè)備上簡單部署降低多徑傳播的影響，提高檢測靈敏度。
【專利說明】一種基于WiFi物理層信息的被動人員檢測方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實施例涉及移動及普適計算領(lǐng)域，尤其涉及一種基于WiFi物理層信息的 被動人員檢測方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線技術(shù)的發(fā)展使得無線信道由單一的通信介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍尤藛T感知的載體。無 線被動人員感知的原理是通過從接收信號中分析由于用戶活動引起的無線電波衰落和反 射，以檢測、定位或追蹤用戶，而用戶無需攜帶任何無線設(shè)備。與傳統(tǒng)基于紅外探測器、可穿 戴設(shè)備、視頻的技術(shù)方案不同，基于無線的被動人員感知利用室內(nèi)廣泛部署的無線基礎(chǔ)設(shè) 施，其工作方式友好，保護(hù)用戶隱私，并且能夠隔墻或者在昏暗燈光條件下工作。除應(yīng)用于 基于位置的服務(wù)外，基于無線的被動人員感知還可用于手勢識別、人機(jī)交互等新興領(lǐng)域。
[0003] 為在室內(nèi)環(huán)境部署無線被動人員感知系統(tǒng)，必須考慮多徑傳播的影響。由于無線 被動人員感知應(yīng)用假設(shè)用戶沒有攜帶任何無線設(shè)備，因此這些應(yīng)用需要首先檢測是否有用 戶存在。被動式人員檢測在空曠、存在清晰視距路徑的環(huán)境下相對簡單。然而室內(nèi)環(huán)境通 常具有復(fù)雜的多徑傳播，這些多徑傳播會導(dǎo)致近似傳播模型失效，并且從根本上限制了被 動式人員檢測的靈敏度和覆蓋范圍。為顯式消除多徑傳播造成的不利影響，研宄人員通常 采用特殊雷達(dá)信號或?qū)Ｓ密浖o線電平臺。為在普適設(shè)備上實現(xiàn)被動人員檢測，現(xiàn)有方法 利用密集部署的無線鏈路，但每條鏈路只能檢測視距路徑上是否有人員存在，這種被動人 員檢測的部署負(fù)擔(dān)重，靈敏度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種基于WiFi物理層信息的自適應(yīng)被動人員檢測 方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)通過在普適設(shè)備上簡單部署降低多徑傳播的影響，提高檢測靈敏度。為 達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] 一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于WiFi物理層信息的被動人員檢測方法，所 述方法包括如下步驟：
[0006] 獲取校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值；
[0007] 獲取檢測階段至少一個預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息，計算檢測階段的子載波 權(quán)重和信道狀態(tài)信息均值；
[0008] 根據(jù)子載波權(quán)重和校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值計算校準(zhǔn)階段的角度譜，以及根 據(jù)載波權(quán)重和檢測階段的信道狀態(tài)信息均值計算檢測階段的角度譜；
[0009] 根據(jù)所述校準(zhǔn)階段角度譜和檢測階段角度譜的相似度判斷是否有人。
[0010] 進(jìn)一步地，所述計算檢測階段的子載波權(quán)重，包括：
[0011] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息計算每個子載波的多徑因子；
[0012] 根據(jù)所述多徑因子計算所述子載波權(quán)重。
[0013] 進(jìn)一步地，所述計算檢測階段的子載波權(quán)重，包括：
[0014] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息計算每個子載波的多徑因子和時間穩(wěn) 定因子；
[0015] 根據(jù)所述多徑因子和時間穩(wěn)定因子計算所述子載波權(quán)重。
[0016] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息計算每個子載波的多徑 因子，包括：
[0017] 計算每個子載波的視距路徑功率，計算公式為：
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于WiFi物理層信息的被動人員檢測方法，其特征在于，所述方法包括如下步 驟： 獲取校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值； 獲取檢測階段至少一個預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息，計算檢測階段的子載波權(quán)重 和信道狀態(tài)信息均值； 根據(jù)子載波權(quán)重和校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值計算校準(zhǔn)階段的角度譜，以及根據(jù)子 載波權(quán)重和檢測階段的信道狀態(tài)信息均值計算檢測階段的角度譜； 根據(jù)所述校準(zhǔn)階段角度譜和檢測階段角度譜的相似度判斷是否有人。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算檢測階段的子載波權(quán)重，包括： 根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息計算每個子載波的多徑因子； 根據(jù)所述多徑因子計算所述子載波權(quán)重。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算檢測階段的子載波權(quán)重，包括： 根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息計算每個子載波的多徑因子和時間穩(wěn)定因 子； 根據(jù)所述多徑因子和時間穩(wěn)定因子計算所述子載波權(quán)重。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀 態(tài)信息計算每個子載波的多徑因子，包括： 計算每個子載波的視距路徑功率，計算公式為： ，其中，PJfk)為頻率為fk的子載波的視距路徑功率， h(O) 12為視距路徑總功率； 根據(jù)每個子載波的視距路徑功率計算多徑因子，計算公式為： 內(nèi)丨其中為頻率為的子載波的多徑因子，lH(f)l2為信道狀態(tài)信息 的總功率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣時間點(diǎn)的信道狀 態(tài)信息計算每個子載波的時間穩(wěn)定因子，包括： 判斷采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息中每個子載波的多徑因子是否高于該采樣時間點(diǎn)的 信道狀態(tài)信息中子載波多徑因子的中位數(shù)； 當(dāng)所述子載波的多徑因子高于該采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息中子載波多徑因子的中 位數(shù)時，將該子載波的時間穩(wěn)定因子加1 ; 當(dāng)所述子載波的多徑因子不高于該該采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息中子載波多徑因子 的中位數(shù)時，令該子載波的時間穩(wěn)定因子保持不變； 具體計算公式為： _ O _J1，_Tji Sm-^^ie ,rk-- 其中，rk為頻率為fk的子載波的時間穩(wěn)定因子，M為采樣時間點(diǎn)數(shù)量，/43為第m個 采樣時間點(diǎn)的信道狀態(tài)信息中子載波多徑因子的中位數(shù)，r'k為歸一化的時間穩(wěn)定因子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)多徑因子計算所述子載波權(quán)重 的計算公式為： Mifk)= ^Kk- Z^ik=If^k 其中，w(fk)為頻率為fk的子載波權(quán)重，77Λ頻率為fk的子載波多徑因子均值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)多徑因子和時間穩(wěn)定因子計算 所述子載波權(quán)重的計算公式為： w{f,,)=K-kK^ u Va // Var> Iuk=Yk 其中，w(fk) '為頻率為fk的子載波權(quán)重，&為頻率為fk的子載波多徑因子均值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，還包括： 獲取校準(zhǔn)階段的路徑權(quán)重； 根據(jù)路徑權(quán)重、子載波權(quán)重和校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值計算校準(zhǔn)階段的角度譜； 以及，根據(jù)子載波權(quán)重和檢測階段的信道狀態(tài)信息均值計算檢測階段的角度譜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述校準(zhǔn)階段的角度譜和檢測 階段的角度譜的相似度判斷是否有人，包括： 計算所述校準(zhǔn)階段的角度譜和檢測階段的角度譜的歐氏距離； 當(dāng)所述歐氏距離大于預(yù)設(shè)閾值時，則判定為有人； 當(dāng)所述歐氏距離小于等于預(yù)設(shè)閾值時，則判定為無人。
10. -種基于WiFi物理層信息的被動人員檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括： 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)； 其中，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)射WiFi信號；所述接收機(jī)用于接收所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的WiFi信 號，并從所述信號中提取信道狀態(tài)信息，計算檢測階段的子載波權(quán)重和信道狀態(tài)信息均值； 根據(jù)子載波權(quán)重和校準(zhǔn)階段的信道狀態(tài)信息均值計算校準(zhǔn)階段的角度譜，以及根據(jù)子載波 權(quán)重和檢測階段的信道狀態(tài)信息均值計算檢測階段的角度譜；根據(jù)校準(zhǔn)階段角度譜和檢測 階段角度譜相似度判斷被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)有無用戶；所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)通過WiFi無線 局域網(wǎng)通信。
【文檔編號】H04B17/30GK104467991SQ201410728849
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】周子慕, 楊錚, 朱彤, 曹志超, 劉云浩 申請人:無錫儒安科技有限公司