基干WiFi的人员活动状况检测及应用研究

发布时间：2020-09-24 21:37

　　 随着无线设备的普及和无线网卡物理层信息的逐步开放,WiFi信号的新型应用受到了工业界和学术界的持续关注。人员活动状况检测在智能家居、老年监护和家庭智能安防等应用领域有着极为广阔的远景。同时基于WiFi的人员活动状况检测方法具有不受光线干扰以及不受遮挡物影响的特点,可以弥补现有的人员活动状况检测方法在技术方面的不足。因此基于WiFi的人员活动状况检测具有重要的研究价值。本文的主要工作如下:1.在实验室环境中,通过实验室自制的谱传感节点采集WiFi信号的信道状态信息。并通过实验观察了 WiFi信号的信道状态信息与人员活动之间的关联。2.信道状态信息中包含有收发天线子载波的幅度信息和相位信息,但对于相位信息的提取有一定难度。本文通过数据预处理,从获取的原始信道状态信息中提取幅度和相位信息。结合实验中观察到的WiFi信号信道状态信息与人员活动的关联,比较了两种相位数据预处理方法。并在之后的实验中针对不同的人员活动状况选择更适合的相位提取方法。3..通过信道状态信息特征提取与多种机器学习识别方法的结合,完成了入侵检测实验、人体跌倒检测实验、实验室人数统计实验和设备识别实验。在入侵检测实验中实现了 98.33%的入侵行为识别准确率;在人体跌倒检测实验中,实现了97%的跌倒识别准确率;在实验室人数统计实验中实现了96%的人数识别准确率;在设备识别实验中,实现了98.8%的识别率。4.在完成离线实验的基础上开发了基于WiFi的人员活动状况检测系统,并实现了在线入侵检测功能。
【学位单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92;TU855
【部分图文】：

其中ｘ和ｙ分别表示发射信号向量和接收信号向量，Ｗ是由信道状态信息组数矩阵，／Ｖ是加性高斯白噪声［４Ｇ］。在ＥＥＥ８０２．１１ｎ链路中，信道带宽为２０ＭＨ频谱被分为５６个子载波频率。信道带宽为４０邋ＭＨｚ时总频谱被分为１１４条频率。每条子载波的信道状态信息可由下面的公式２－２表示逡逑ＨＪ１邋＝逦（２－２）式中为第ｒｉ根天线的第ｉ条子载波的信道状态信息。丨Ｈ／Ｍ表示第ｎ根接收天ｉ条子载波信道状态信息的幅度。表示第ｎ根接收天线的第ｉ条子载波信信息的相位。通过网卡可以采集到每对收发天线之间３０条子载波信道状态幅度和相位的采样值。逡逑人员活动对信道状态信息的影响逡逑１６邋逦１逦１逦１逦１逦１逦逡逑

第２章人员活动与信道状态信息的关联及数据预处理逡逑员活动会改变无线信号的空间传播路径，从而影响信道状态信息。无人的中，无线信号在接收设备和发射设备之间传播时存在多种传播路径。由于壁、家具在室内环境中的相对位置基本不会改变，所以在无人的环境下信息基本稳定。如图２．１所示，从信道状态信息的幅度中就可以直观的感受到，无活动的室内环境中信道状态信息的幅度基本稳定。逡逑２５逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑

位数据预处理方法逡逑道状态信息幅度信息的提取相对比较容易。通过Ｉｎｔｅｌ邋５３００网卡获得原始信息数据流后，信道状态信息的幅度信息可以直接使用，但是相位信息无用。这是由于存在多径效应、商用无线网卡的精度不高、发射设备与接收存在随机噪声并且时钟同步不够理想造成的，无线网卡接收到的信道状１０逡逑

【参考文献】

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本文编号：2826312