[发明专利]一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法

权利要求书

1.一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

受试者在预定的区域内重复行走指定的距离，通过两对相互垂直的商用Wi-Fi设备采集受试者的CSI信号；从CSI信号中测得穿过菲涅尔区的个数和振幅信号的相位时延获得运动方向角度；

利用PCA降维后的数据，根据步行与静止状态下CSI信号PSD分布的不同状态进行运动检测，推导出受试者行走的方向；

对降维后的前10个主成分数据分别执行STFT，将时域信号转化到时频域上，获取10个横轴为时间、纵轴为频率的光谱图，将光谱图采用二维的高斯低通滤波器进行去噪；

根据推导的方向，将光谱图映射到反映人真实运动的方向上，并进行误差矫正及融合，得到光谱图；

从光谱图中提取手动特征，并从Gabor滤波器中获取自动特征；将两种特征输入到带有径向基函数的支持向量机中，实现步态识别。

2.根据权利要求1所述的一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法，其特征在于，所述通过商用Wi-Fi设备采集受试者的CSI信号具体为：

1)一个商用Wi-Fi设备作为发射端，另外两个商用Wi-Fi设备作为接收端，形成两对链路；

2)检测开始时，受试者首先处于直立状态，站在坐标系(1m，1m)的位置；

3)运动开始后，受试者沿X轴和Y轴夹角的0°～90°之间的任何方向，沿直线行走5m；

4)受试者重复步骤2)和3)若干次，用来收集训练集数据；

5)多人依次重复步骤2)—4)，直到所有人的步态数据被收集完毕。

3.根据权利要求2所述的一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法，其特征在于，所述两对链路垂直摆放，形成一个直角坐标系，发射端位于坐标原点，两个接收端分别位于X轴和Y轴。

4.根据权利要求1所述的一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法，其特征在于，所述根据步行与静止状态下CSI信号PSD分布的不同状态进行运动检测具体为：

采用滑动窗口对CSI时间序列进行分割处理，计算每个时间窗口内CSI数据的PSD分布：计算PSD分布的峰度值；利用指数移动平均算法更新PSD的峰度。

5.根据权利要求4所述的一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法，其特征在于，所述利用指数移动平均算法更新PSD的峰度具体为：

某一时刻的峰度大于等于当前时刻下3倍的I(t)时，视为运动开始；两个接收端中有一个能够检测到运动时，停止更新I(t)，I(t)为PSD的峰度。

6.根据权利要求1所述的一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法，其特征在于，所述将光谱图映射到反映人真实运动的方向上具体为：

获取两个已映射到运动方向上的频率向量；两个光谱图每一行所对应的频率变成了两个频率向量中的元素，采用插值法对两个光谱图所有列进行插值，使其纵轴所对应的频率向量保持相同，得到两个转换到运动方向上的光谱图。

7.根据权利要求6所述的一种基于商用Wi-Fi的方向独立的步态识别方法，其特征在于，所述误差矫正具体为：

分别从转换后的光谱图中取同一时刻的两列向量，每列向量表示反射信号于该时刻在不同频率上的强弱程度；分别找到两列向量最大能量处所对应的频率值，并取两者的差值；

对两个光谱图的所有列执行相同的操作，求出所有列的差值，并取差值的平均值的一半；最高能量所在位置较高的光谱图整体向下平移二分之一的平均值单位；较低的光谱图整体向上平移二分之一的平均值单位，同时，两个光谱图矩阵空出来的部分采用插值处理，溢出的部分省略，得到了两个校正后的光谱图。