基于CSI的煤矿井下被动入侵检测方法研究
发布时间：2022-01-14 18:20
随着无线网络技术和智能设备的快速发展,以Wi Fi信号为核心的无线感知技术得到了广泛的关注,并在诸如室内定位、入侵检测等领域中得到应用。无线信号将通信和感知合二为一,早期的无线感知检测技术是利用无线信号中接收信号强度值（Received Signal Strength Indication,RSSI）的波动进行判断,但RSSI有粗粒度、单值以及稳定性差的缺点。近几年,研究者开始转向从Wi Fi信号中获取具有更细粒度的信道状态信息（Channel State Information,CSI）的研究中。以信息化、智能化技术为驱动,重点研究煤矿生产事故的监测、预警、预防等科技问题。实现CSI无源入侵检测,对煤矿井下一些危险区域进行监控监测,通过已安装的无线设备获取到环境中的无线信号,实现无源被动式的入侵检测对于提高矿山安全生产水平具有重大意义。本论文的主要工作体现为以下三个方面。（1）提出并设计了一套利用CSI数据的井下关键区域闯入检测系统。该系统利用装有Intel 5300网卡和修改驱动后的主机与普通AP（Access Point）之间的通信,采集原始CSI数据包,对幅度信息使用Hampe...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
井下巷道环境实景Figure3-4Therealenvironmentofundergroundtunnel
本部分主要介绍实验所用到的硬件设备部署以及 CSI-TOOL 软件平台。.1.1 硬件设备实验所用到的硬件设备主要有信号接入点AP和信号接收端RP两部分构成P 使用型号为 DIR-859 的 D-LINK 商用无线路由器，有三根发射天线，可以运行在 2.4GHz 和 5GHz 频段。接收端采用安装有 Intel5300 网卡的定制 M机以及一台 SONY 笔记本，均搭载 Ubuntu 14.04 操作系统。详细的配置如-1 和表 5-2 所示。表 5-1AP 配置Table 5-1AP configuration型号 DIR-859协议 802.11n/ac传输频段 2.4GHz/5GHz 频段信道 6/157表 5-2 接收端配置Table 5-2 The receiver configuration硬盘 50GBCPU Intel Core i5-4200M内存 4GB操作系统 Ubuntu 14.04
行 log_to_file 文件接收数据，最终以 dat 数据文件格式存储。所采集的一个数据包里包含了很多信息，具体参数及其含义如表 5-3 所示。表 5-3 CSI 样本参数值Table 5-3 Parameter values for a group of CSI samples参数 参考值 含义timestamp_low 0 NIC 的 1MHz 时钟的低 32 位bfee_count 73 驱动程序记录并发送到用户空间的波束形成测量总数Nrx 3 接收天线数量Ntx 3 发射天线数量rssi_a -32 接收天线 a 信号强度值rssi_b -32 接收天线 b 信号强度值rssi_c -32 接收天线 c 信号强度值noise -89 噪声值agc 35 天线自动增益控制perm [1,2,3] 三根接收天线对应于 3 个射频链路处理顺序rate 10000 数据包发送的速率csi 3x3x30 Ntx×Nrx×30 的 3 维 CSI 数据包矩阵
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井多波多分量地震方法与试验[J]. 刘盛东,章俊,李纯阳,王勃,金标,刘金锁. 煤炭学报. 2019(01)
[2]基于云平台的矿井水害智慧应急救援系统与应用[J]. 武强,徐华,赵颖旺,杜沅泽,张小燕,穆文平,姚义. 煤炭学报. 2018(10)
[3]煤矿井下区间分段视距节点合作定位算法[J]. 赵彤,李先圣,张雷,丁恩杰,胡延军. 西安电子科技大学学报. 2019(01)
[4]基于RSSI的煤矿巷道高精度定位算法研究[J]. 李论,张著洪,丁恩杰,张雷. 中国矿业大学学报. 2017(01)
[5]基于信道状态信息子载波特征差分的人体移动检测方法[J]. 刘文远,刘紫娟,王林,厉斌斌. 传感技术学报. 2016(12)
[6]基于信道状态信息的WiFi环境感知技术[J]. 朱海,肖甫,孙力娟,谢晓辉,王汝传. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2016(01)
博士论文
[1]煤矿井下气体环境机器人检测评估及自主避险[D]. 马西良.中国矿业大学 2018
[2]煤巷掘进突出危险性的声电瓦斯监测预警研究[D]. 邱黎明.中国矿业大学 2018
本文编号：3588981
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
井下巷道环境实景Figure3-4Therealenvironmentofundergroundtunnel
本部分主要介绍实验所用到的硬件设备部署以及 CSI-TOOL 软件平台。.1.1 硬件设备实验所用到的硬件设备主要有信号接入点AP和信号接收端RP两部分构成P 使用型号为 DIR-859 的 D-LINK 商用无线路由器，有三根发射天线，可以运行在 2.4GHz 和 5GHz 频段。接收端采用安装有 Intel5300 网卡的定制 M机以及一台 SONY 笔记本，均搭载 Ubuntu 14.04 操作系统。详细的配置如-1 和表 5-2 所示。表 5-1AP 配置Table 5-1AP configuration型号 DIR-859协议 802.11n/ac传输频段 2.4GHz/5GHz 频段信道 6/157表 5-2 接收端配置Table 5-2 The receiver configuration硬盘 50GBCPU Intel Core i5-4200M内存 4GB操作系统 Ubuntu 14.04
行 log_to_file 文件接收数据，最终以 dat 数据文件格式存储。所采集的一个数据包里包含了很多信息，具体参数及其含义如表 5-3 所示。表 5-3 CSI 样本参数值Table 5-3 Parameter values for a group of CSI samples参数 参考值 含义timestamp_low 0 NIC 的 1MHz 时钟的低 32 位bfee_count 73 驱动程序记录并发送到用户空间的波束形成测量总数Nrx 3 接收天线数量Ntx 3 发射天线数量rssi_a -32 接收天线 a 信号强度值rssi_b -32 接收天线 b 信号强度值rssi_c -32 接收天线 c 信号强度值noise -89 噪声值agc 35 天线自动增益控制perm [1,2,3] 三根接收天线对应于 3 个射频链路处理顺序rate 10000 数据包发送的速率csi 3x3x30 Ntx×Nrx×30 的 3 维 CSI 数据包矩阵
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井多波多分量地震方法与试验[J]. 刘盛东,章俊,李纯阳,王勃,金标,刘金锁. 煤炭学报. 2019(01)
[2]基于云平台的矿井水害智慧应急救援系统与应用[J]. 武强,徐华,赵颖旺,杜沅泽,张小燕,穆文平,姚义. 煤炭学报. 2018(10)
[3]煤矿井下区间分段视距节点合作定位算法[J]. 赵彤,李先圣,张雷,丁恩杰,胡延军. 西安电子科技大学学报. 2019(01)
[4]基于RSSI的煤矿巷道高精度定位算法研究[J]. 李论,张著洪,丁恩杰,张雷. 中国矿业大学学报. 2017(01)
[5]基于信道状态信息子载波特征差分的人体移动检测方法[J]. 刘文远,刘紫娟,王林,厉斌斌. 传感技术学报. 2016(12)
[6]基于信道状态信息的WiFi环境感知技术[J]. 朱海,肖甫,孙力娟,谢晓辉,王汝传. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2016(01)
博士论文
[1]煤矿井下气体环境机器人检测评估及自主避险[D]. 马西良.中国矿业大学 2018
[2]煤巷掘进突出危险性的声电瓦斯监测预警研究[D]. 邱黎明.中国矿业大学 2018
本文编号：3588981
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