[发明专利]基于信道状态信息室内人员实时入侵及运动速度检测方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种基于信道状态信息室内人员实时入侵及运动速度检测方法，利用现有WIFI环境实现与设备无关的室内运动检测系统。通过有效利用CSI信息，包括对原始信息的多链路筛选、幅度及相位特征值加权和多天线判决，实现对入侵检测系统检测率的提升，并且在检测到人员入侵后触发速度估计模块，当检测到一段时间内速度为0时，结束速度估计模块，进入下一次入侵检测状态。本发明在能获取人体运动速度的同时，有效提高了入侵检测的准确率，并且两个模块相互控制触发，综合提高了室内人员实时入侵及其运动速度检测系统的整体性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于信道状态信息室内人员实时入侵及运动速度检测方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着智能设备和移动应用的快速发展，被动式入侵检测在智慧医疗、安防监控及紧急救助等诸多领域都得到了广泛应用，在多个方面都具有很大的发展潜力和非常广泛的应用前景。目前用于人体检测的技术主要有基于计算机视觉、红外线、超声波和无限射频识别，上述方法或不具有普适性，只能在单一场景下工作，或需要被检测人员穿戴特殊设备。如果为了上述目的特意部署专用的传感器，也能达到目标效果，但却花费巨大。若能利用广泛部署的WIFI基础设施实现这些功能，不仅能节约成本、方便使用，另外还具有适应性广泛这一特点。这种方式不需要另外部署传感器网络，也不需要被检测人员携带专门的检测设备，甚至不需要传感器。在传统的传感器网络中，需要在指定区域部署大量专门的传感器节点，这些传感器节点负责感知信号，并通过专用的信道将采集到的信号传输出去。这种方法不仅需要耗费大量的人力物力来部署设备，还耗能巨大，并且需要定期维护因此，传统的入侵检测技术不能满足高效、低成本、和人们日益增长的需求。由于无线通信技术的发展，WLAN网络已随处可见，利用WIFI网络的入侵检测已成为研究热点。

目前利用WIFI信号设计与设备无关被动式人体检测系统常用的物理量特征是RSSI，其方便获取，但由于RSSI是多条路径的信号强度叠加，受环境中其他噪声影响很大。例如利用RSSI的异常波动来捕获环境变化来实现人体检测，该技术在进行入侵检测时存在检测结果不可靠的缺陷，因为入侵检测需要实时检测环境特征变化情况，而RSSI来自MAC层，是多条路径信号强度的叠加，室内环境下多径和噪声的影响会使RSSI精准性受到严重干扰，具有较强的随机性和动态性。而CSI为更细粒度的物理层信息，能够同时测量多个OFDM子载波的信道信息，所以能为无线环境感知提供更准确地检测。例如FIMD系统实现了一个与设备无关的室内入侵检测系统，与基于RSSI的RASID系统相比，FIMD从CSI中提取了时间稳定性更好的特征，利用了CSI幅度信息，提高了检测率。该系统虽然利用了更细粒度的CSI信息，但是并未达到足够的准确度。其原因在于：该系统只利用了CSI幅度特征，并且没有考虑多天线带来的性能提升。现有基于CSI的入侵检测系统大多数只利用了其幅度信息或相位信息并未将两者进行有效结合，且检测阶段需要大量的训练数据，最终只能获取单一的有无信息，并未获取运动信息，因此如何有效利用多链路CSI信息来实现实时准确的被动式入侵检测，并获取运动信息具有重要的现实意义与应用价值。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前入侵检测技术未有效利用CSI信息、复杂度高。

解决上述技术问题的难度：

为解决上述技术问题，主要有以下技术难点：如何有效利用和筛选CSI多链路信息，室内环境下如何在去除噪声的同时保证信号本身的波形特征，正确提取CSI幅度和相位特征值并进行结合，如何从CSI信息中获取人体运动速度信息。

解决上述技术问题的意义：

入侵检测及运动速度检测对于生产生活都有十分重要的意义，不论是家庭、商场还是医院等场所，都会有广泛的应用。解决上述技术问题，使被动式人体入侵及其运动速度检测更能满足低成本和高精度的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于信道状态信息室内人员实时入侵及运动速度检测方法。