本發(fā)明涉及無線組網(wǎng)
技術領域：
，尤其涉及一種基于手勢識別的無線組網(wǎng)方法。
背景技術：
：無線傳感網(wǎng)絡在農業(yè)、軍事、民用等各方面都具有廣闊的應用前景。然而，在實際應用中的無線傳感網(wǎng)絡并不能以一個獨立的通信網(wǎng)絡形式存在。網(wǎng)絡中檢測的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到上層應用服務器進行分析、處理，同時上層應用服務器也需要將相關命令下發(fā)到無線傳感網(wǎng)絡中的傳感節(jié)點。這需要無線傳感網(wǎng)絡實現(xiàn)與不同類型網(wǎng)絡間的互聯(lián)。在無線傳感網(wǎng)絡中，網(wǎng)關擔當網(wǎng)絡間的協(xié)議轉換器、不同網(wǎng)絡類型的網(wǎng)絡路由器、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)匯聚、存儲處理等重要角色，成為網(wǎng)絡間連接的不可缺少的紐帶。然而，現(xiàn)有技術中，網(wǎng)關與無線傳感器之間的組網(wǎng)通常需要借助按鈕配對或者pc/移動設備客戶端的配置程序，組網(wǎng)復雜，組網(wǎng)效率低，容易出錯，而且組網(wǎng)過程中容易被竊聽到網(wǎng)絡通信秘鑰初始化的握手信息。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種組網(wǎng)方便、高效而且安全的無線網(wǎng)絡組網(wǎng)方法。為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術方案。一種基于手勢識別的無線組網(wǎng)方法，其特征在于，它利用具有手勢識別功能的無線網(wǎng)關來實現(xiàn)；所述無線網(wǎng)關包括：微處理器，與微處理器連接的WiFi收發(fā)器、低功耗無線收發(fā)器和指示燈；所述WiFi收發(fā)器用于通過鏈路連接到WiFi路由器，并且提供基于無線射頻的手勢識別能力；所述低功耗無線收發(fā)器用于連接低功耗的無線設備；所述指示燈用于指示當前網(wǎng)絡狀態(tài)和無線設備的加入狀態(tài)；默認狀態(tài)下，無線網(wǎng)關的網(wǎng)絡是處于禁止無線設備加入的狀態(tài)；當無線設備上電初始化并觸發(fā)了加入無線網(wǎng)關網(wǎng)絡的無線請求數(shù)據(jù)包，且無線網(wǎng)關通過其所屬的低功耗收發(fā)器接收到此無線請求時，會通過指示燈指示有新設備請求加入；人體判斷該無線設備是否是其期望加入網(wǎng)絡的設備，如果是的話，發(fā)出一個允許手勢動作，否則不動作或者發(fā)出拒絕動作；利用人體的手勢動作影響WiFi收發(fā)器收到的RSSI和CSI信號，該信號經(jīng)過微處理器識別后，轉化成控制信號，允許或者拒絕無線設備的入網(wǎng)請求，避免了未經(jīng)授權設備的誤加入。作為改進地，在微處理器上，除了可兼作手勢識別用途的WiFi收發(fā)器以外，還連接有專門的手勢識別設備，所述專門的手勢識別設備為：攝像頭、雷達、加速度計、地磁計或陀螺儀；微處理器根據(jù)手勢識別設備識別出的人體的手勢動作，允許或者拒絕無線設備的入網(wǎng)請求。作為改進地，所述低功耗無線收發(fā)器為：藍牙模塊、ZigBee模塊或Thread模塊。作為改進地，所述無線設備為無線傳感器，包括：溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、熱釋電傳感器、移動感應器、壓力傳感器中的一種或幾種。作為改進地，所述無線設備為無線執(zhí)行機構，包括：智能照明設備、智能空調、智能電扇、智能電視中的一種或幾種。作為改進地，當允許無線設備入網(wǎng)時，關閉指示燈打開網(wǎng)絡允許入網(wǎng)；當拒絕無線設備入網(wǎng)時，關閉指示燈并發(fā)送報文給請求入網(wǎng)無線設備，拒絕入網(wǎng)。作為改進地，在微處理器中定義一系列不同的人體手勢動作，經(jīng)微處理器識別后，形成無線設備入網(wǎng)時候的不同授權等級和不同網(wǎng)絡秘鑰。作為改進地，當允許無線設備入網(wǎng)后，微處理器判斷是否檢測到密鑰選擇和授權等級手勢；如果沒有，則按缺省密鑰配置入網(wǎng)設備并賦予缺省授權等級，發(fā)送給請求入網(wǎng)無線設備；如果有，則進行如下步驟：1)判斷密鑰選擇手勢，并根據(jù)檢測到的密鑰選擇手勢，選擇相應的密鑰組并設置相應數(shù)據(jù)位，準備發(fā)送給申請入網(wǎng)的無線設備；2)判斷是否有授權等級手勢，若有，則根據(jù)檢測到的授權等級手勢設置相應的授權等級數(shù)據(jù)位，并將完整的應答字節(jié)，包括允許加入、密鑰選擇的數(shù)據(jù)位、授權等級的數(shù)據(jù)位發(fā)送給申請入網(wǎng)的無線設備；若無，則將允許加入、密鑰選擇的數(shù)據(jù)位發(fā)送給申請入網(wǎng)的無線設備。本發(fā)明的有益效果是：一、可以通過手勢識別的方式，讓一個具備無線連接能力的無線設備自動地加入或者拒絕其加入特定的無線網(wǎng)絡。當允許該無線設備入網(wǎng)時，具備可選的秘鑰選擇和授權等級配置能力。用戶無需通過復雜的按鈕配對或者pc/移動設備客戶端的配置程序，就可以高效快捷無差錯地讓新設備入網(wǎng)。相比較于復雜的按鍵配對序列和專用的組網(wǎng)設置軟件，由于手勢動作自然易理解，安裝工人可以輕易地掌握組網(wǎng)配對技能，極大地提高了安裝效率。二、通過手勢識別配置新設備入網(wǎng)時候的秘鑰選擇和授權等級，避免被無線竊聽設備竊聽到相應的網(wǎng)絡秘鑰交換初始化安全保密信息，增強了安全可靠性。傳統(tǒng)上的帶內無線通信手段配置秘鑰等初始化信息，只要竊聽設備能夠全程監(jiān)聽，總是有機會捕獲到網(wǎng)絡秘鑰交換初始化的數(shù)據(jù)包(例如由企圖入網(wǎng)設備發(fā)起的秘鑰選擇數(shù)據(jù)包)，大大增加了被破解的危險性。三、可廣泛應用于需要更高安全性和易用性的智能照明，工業(yè)無線網(wǎng)絡，智能建筑等領域。附圖說明圖1所示為無線網(wǎng)關的結構框圖。圖2所示為無線組網(wǎng)方法的流程圖。具體實施方式為方便本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的實質，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細闡述。一種基于手勢識別的無線組網(wǎng)方法，它利用具有手勢識別功能的無線網(wǎng)關來實現(xiàn)。如圖1所示，所述無線網(wǎng)關8包括：微處理器1，與微處理器1連接的內存2、存儲卡3、WiFi收發(fā)器4、攝像頭5、低功耗(2.4Ghz或者低于1GHz)無線收發(fā)器6、指示燈7，所述微處理器1與內存2、存儲卡3形成最小處理器單元；所述攝像頭5用于提供基于圖像傳感器的手勢識別能力；所述WiFi收發(fā)器4用于通過鏈路9連接到WiFi路由器10，并且提供基于無線射頻的手勢識別能力；所述低功耗無線收發(fā)器6用于連接低功耗的無線設備，所述指示燈7用于指示當前網(wǎng)絡狀態(tài)和無線設備的加入狀態(tài)。本實施例中，所述基于無線射頻的手勢識別能力是指，基于人體動態(tài)手勢對WiFi等無線射頻的RSSI(信號強度)和CSI(無線信道狀態(tài)信息)的干擾來識別判斷手勢，或者基于攝像頭的手勢識別，他們均為成熟的技術，這里不再詳細贅述。所述低功耗無線收發(fā)器指的是藍牙模塊、ZigBee模塊、Thread模塊、或者任意其他私有低功耗無線協(xié)議。所述無線設備包括但不限于：無線傳感器21、22，例如溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、熱釋電傳感器、移動感應器等；無線執(zhí)行機構31，例如智能照明設備，智能空調，智能電扇，智能電視，智能家庭設備等。在其他實施方式中，根據(jù)微處理器具體型號的不同，所述內存、存儲卡可以省略。所述攝像頭可以采用雷達、加速度計、地磁計、陀螺儀等不同的傳感器代替，只要能夠識別人的手勢即可。結合圖2所示，平時無線網(wǎng)關8的網(wǎng)絡是處于關閉(禁止設備加入)的狀態(tài)。當無線設備21、22、23上電初始化后，自動或者被人為觸發(fā)了加入無線網(wǎng)關8網(wǎng)絡的無線請求數(shù)據(jù)包211,221,311。當無線網(wǎng)關8通過其所屬的低功耗收發(fā)器6收到此無線請求時，會通過指示燈7指示有新設備請求加入。人體41通過與無線網(wǎng)關連接的人機交互設備判斷該無線設備是否是其期望加入網(wǎng)絡的設備，如果是的話，發(fā)出一個允許手勢動作，否則不動作或者發(fā)出拒絕動作。利用人體41的手勢動作，影響攝像頭5形成的圖像數(shù)據(jù)，或者WiFi收發(fā)器4收到的RSSI(信號強度)和CSI(無線信道狀態(tài)信息)信號，經(jīng)過微處理器1識別后，轉化成控制信號，允許或者拒絕無線設備21、22、23的入網(wǎng)請求，避免了未經(jīng)授權設備的誤加入。當允許無線設備入網(wǎng)時，關閉指示燈7打開網(wǎng)絡允許入網(wǎng)。當拒絕無線設備入網(wǎng)時，關閉指示燈7并發(fā)送報文給請求入網(wǎng)無線設備，拒絕入網(wǎng)。此外，可以定義一系列不同的人體手勢動作，經(jīng)微處理器1識別后，形成無線設備入網(wǎng)時候的不同授權等級和不同網(wǎng)絡秘鑰。當允許無線設備入網(wǎng)后，微處理器1判斷WiFi收發(fā)器4或攝像頭5是否檢測到密鑰選擇和授權等級手勢；如果沒有，則按缺省密鑰配置入網(wǎng)設備并賦予缺省授權等級，發(fā)送給請求入網(wǎng)無線設備。如果有，則進行如下步驟：1)判斷密鑰選擇手勢，并根據(jù)檢測到的密鑰選擇手勢，選擇相應的密鑰組并設置相應數(shù)據(jù)位，準備發(fā)送給申請入網(wǎng)的無線設備；2)判斷是否有授權等級手勢，若有，則根據(jù)檢測到的授權等級手勢設置相應的授權等級數(shù)據(jù)位，并將完整的應答字節(jié)，包括允許加入、密鑰選擇的數(shù)據(jù)位、授權等級的數(shù)據(jù)位發(fā)送給申請入網(wǎng)的無線設備；若無，則將允許加入、密鑰選擇的數(shù)據(jù)位發(fā)送給申請入網(wǎng)的無線設備。具體地，不論是采用攝像頭原理還是WiFi收發(fā)器的RSSI和CSI參數(shù)受人體干擾的原理，檢測到的手勢需要分成如下幾組：(僅為舉例說明，編碼方式和手勢功能可以進一步擴充，只要手勢檢測精度能夠滿足更復雜的手勢組合即可，不限于本實施例)1)入網(wǎng)許可：允許加入、拒絕加入分別編碼為1和0。2)秘鑰選擇：將密鑰分為秘鑰1(缺省值)、秘鑰2、秘鑰3和秘鑰4，分別編碼為00、01、10、11。3)授權等級選擇：將授權等級分為休眠設備(缺省值)、路由轉發(fā)設備(不得休眠)、網(wǎng)絡控制設備(不得休眠，高安全等級)，分別編碼為00、01、10、11。實際工作時，只需要一個字節(jié)(其實只占用5個bit)的編碼即可滿足分辨率需要。一個字節(jié)包括八個二進制位，位數(shù)如表1所示。表1D7D6D5D4D3D2D1D0D7-D5位：保留位。D4位：0＝拒絕加入；1＝允許加入；缺省值為0，拒絕加入。D3-D2位：00＝秘鑰1，01＝秘鑰2，02＝秘鑰3，03＝秘鑰4，缺省值為00。D1-D0位：00＝休眠設備，01＝路由轉發(fā)設備，02＝網(wǎng)絡控制設備，03＝保留，缺省值為00。因此，1)當收到無線設備21的入網(wǎng)請求(joinrequest)時，如果用戶沒有任何手勢應答，或者用戶做出了拒絕入網(wǎng)的應答，則無線網(wǎng)關8會通過低功耗無線收發(fā)器6發(fā)送一個拒絕報文(0x00,也就是二進制的0b00010000)給無線設備21,提示其入網(wǎng)請求已被拒絕。2)當收到無線設備21的入網(wǎng)請求(joinrequest)時，如果用戶做出了允許入網(wǎng)的手勢，則無線網(wǎng)關8會通過低功耗無線收發(fā)器6發(fā)送一個允許入網(wǎng)報文給設備21,并攜帶參數(shù)(0x10,也就是二進制的0b00010000)，表示允許入網(wǎng)，秘鑰1，休眠設備。此后無線設備21將選擇內部預置的秘鑰1來加密所有與無線網(wǎng)關8及網(wǎng)內其他設備的通信信息，并打開內置的休眠定時器，定時休眠以節(jié)約電力(此種情況一般適用于傳感器設備)。3)當收到無線設備22的入網(wǎng)請求(joinrequest)時，如果用戶做出了一組手勢，包括允許入網(wǎng)的手勢，以及后續(xù)的秘鑰2手勢及路由轉發(fā)設備手勢，則無線網(wǎng)關8會通過低功耗無線收發(fā)器6發(fā)送一個允許入網(wǎng)報文給無線設備22,并攜帶參數(shù)(0x15,也就是二進制的0b00010101)，表示允許入網(wǎng)，秘鑰2，路由轉發(fā)設備。此后無線設備22將選擇內部預置的秘鑰2來加密所有與無線網(wǎng)關8及網(wǎng)內其他設備的通信信息，并關閉內置的休眠定時器，禁止定時休眠并打開路由轉發(fā)功能(此種情況一般適用于帶負載設備例如空調，通風，照明設備等)。以上具體實施方式對本發(fā)明的實質進行了詳細說明，但并不能以此來對本發(fā)明的保護范圍進行限制。顯而易見地，在本發(fā)明實質的啟示下，本
技術領域：
普通技術人員還可進行許多改進和修飾，需要注意的是，這些改進和修飾都落在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。當前第1頁1 2 3