[发明专利]一种基于WiFi信号检测步态实现多用户身份识别的方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于WiFi信号检测步态实现多用户身份识别的方法及装置，利用WiFi信号，在对无线信号进行离群点移除、高频去噪、主成分分析后，根据训练模型自适应分离得到针对两名用户的不同时域信号，进一步根据步伐分割两条信号，提取特征，训练出能够识别智能空间内多用户身份的分类器模型。解决了智能空间的多用户身份识别问题，利用双人行走下的混合WiFi信号，预处理以及无线信号分离，进而可以有效提取步态信息，从而实现双人用户身份识别。

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种基于WiFi信号检测步态实现多用户身份识别的方法及装置。

背景技术

随着近来物联网和无线通信技术的快速发展，包括智能办公室和智能家居的智能空间已经走入大众视线。在2019年，智能家居的普及率已达到了33.2％，并预计在2023年达到53.9％。但在智能空间中，用户私人信息极易被暴露。因此，为了针对性地在智能空间中对已认证的用户提供定制服务，用户身份识别尤其重要。

在智能空间中，具有特定特质的生物特征已被广泛运用，比如：声音、指纹、虹膜等等。近来，人们也逐渐关注根据步态的用户身份识别，因其具有如下超越传统生物特征的优越性。首先，用户的步态特质难以被模仿，使其免于重放攻击和模拟攻击，比如：声音和人脸识别极容易被复制模仿。更重要的是，行走是人在日常生活中最常见也是最自然的行为动作。这种非干扰性、用户友好的用户身份识别系统也无需高价的设备支持。(一个常见的商用虹膜扫描仪的价格高达2200美元)

现已有多种技术可以运用到智能空间中以获取步态信息。最常见的方法是利用摄像头从多个角度进行拍摄，从而构建一个完整的步态信息。但是这种技术对环境光条件和阻碍物相当敏感。地板传感器或地震检波器通过检测地面震动从而可以被运用到步态分析中。然而此类传感器的运用面狭窄，并且要求大量的维护和修缮。此外，可穿戴仪器可为步态分析提供大量信息，但是用户被要求随时穿戴仪器并且一个仪器只能记录一名用户的相关信息。无线感知领域的发展为步态分析提供了一种可靠、便捷、无接触的技术支持，无线感知甚至可以运用到较大空间内或者透过墙体感知，同时无需额外设备。已有的此类WiFi技术却仅局限于单个用户的条件下。这意味着，在感知区域内只允许有一名用户。为了满足更现实的条件，本发明旨在利用WiFi信号，检测步态实现多用户身份的识别。具体来说，两名用户同时近距离行走，在反射得到的WiFi信号中产生复杂的混合步态信息。

简单的思路是将得到的混合信号视为整体，训练出一个可以识别对应两名用户的分类器。但是，有可能的多人组合数量过多，比如：若共有N名用户，则有2^N种可能的组合；即使仅考虑两两组合，数量也高达因此，本发明通过分离混合行走信号再修复得到用户个体的信号，然后再对分离后的信号进行身份识别。然而，信号分离并非易事。已有的技术通过天线定位到特定用户，或者采用独立成分分析的方法对深度睡眠用户的呼吸信号进行分离。尽管如此，WiFi设备的天线并不能自动旋转定位，并且行走产生的混合信号更加复杂，也包含大量人与人之间的相互作用，独立成分分析的方法因此不再适用。此外，当两名用户同时行走时，只检测一名用户，而去除另一名用户产生的信号的方法也不再适用。

本发明通过WiFi信号识别近距离行走双方的身份。本发明的关键点在于分离多用户产生的混合WiFi信号。受语音分离启发，本发明首先将混合WiFi信号通过短时傅里叶变换得到谱图，再通过深度神经网络得到两个分配指示图。根据分配指示图可以将混合信号的谱图分离为两个谱图，进而通过快速傅里叶逆变换得到最终分离后的信号。最终利用分离后的信号进行单用户的身份识别。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于WiFi信号检测步态实现多用户身份识别的方法及装置。

本发明所涉及的基于WiFi信号检测步态实现多用户身份识别的方法，其特殊之处在于，包含以下步骤：

步骤1，从接收到的双人行走WiFi信号中获取按照时间变化的信道状态信息(CSI)流，并进行预处理；