基于信道状态信息的透明感知空间关键技术研究

发布时间：2020-05-08 13:35

【摘要】：透明感知空间是近年来人们研究的热点之一,在入侵检测、智能家居、行为分析、健康护理等领域应用广泛,但部分解决方案受环境影响大、使用体验差或者硬件设备昂贵,因此普适性仍是研究的重要方向之一。利用信道状态信息作为媒介的透明感知空间技术在使用场景和舒适度上更加多样和人性化。本文中,我们利用Wi-Fi采集信道状态信息研究透明感知空间关键技术。本文在感知大动作上,采用了轻量级的仅需少量训练的算法;在感知小作动上,采用混合高斯算法来提取动作,不需要事先训练数据。实验表明,我们提出的算法具有较高的有效性和鲁棒性。总之,本文主要的贡献如下:(1)本文给出了基于信道状态信息的室内目标大动作和小动作的经验研究,并阐述了对透明感知空间的深入理解。(2)本文在面对复杂多变的信道状态信息时,在数据处理上提出了自动挑选优质子载波进而减少运算量的轻量级解决方案。(3)本文在小动作上,提出了使用混合高斯模型来识别睡眠时人翻身动作,可用于睡眠质量的检测。
【图文】：

感知结果邋４逦？感知算法逡逑图２．２基于Ｗｉ－Ｆｉ的空间感知流程图逡逑Ｆｉｇ．邋２．邋２邋Ｗｉ－Ｆｉ邋ｂａｓｅｄ邋Ｓｐａｔｉａｌ邋Ａｗａｒｅｎｅｓｓ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑相比前两种感知方式，基于Ｗｉ－Ｆｉ的感知技术则离我们更进一步。Ｗｉ－Ｆｉ是一逡逑种允许电子设备连接到无线局域网（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋Ｌｏｃａｌ邋ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）的技术。逡逑使用Ｗｉ－Ｆｉ来感知环境，主要是通过捕获环境或者物体对Ｗｉ－Ｆｉ的扰动影响进行识逡逑另ＩＪ，比如相位、振幅等信息。逡逑Ｗｉ－Ｆｉ在感知空间时具有一些优点：普及度高，随着互联网的普及，无线商场、逡逑家庭、学校等几乎都有无线局域网的身影；使用范围广，不受光照和一般情况下的逡逑遮挡物影响；产生方式方便，在使用Ｗｉ－Ｈ上网来学习和工作用的同时，还可以用逡逑来感知我们周围的空间

表２．邋１邋ＲＳＳＩ与ＣＳＩ的对比逡逑Ｔａｂ．邋２．邋１邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ＲＳＳＩ邋ａｎｄ邋ＣＳＩ逡逑信号源网络层次逦时间分辨率频域分辨率稳定性逦普适性逡逑ＲＳＳＩ邋ＭＡＣ层邋数据包尺度逦无逦低几乎所有Ｗｉ－ｎ设备逡逑ＣＳＩ邋物理层多径信号簇尺度子载波尺度高邋部分Ｗｉ－ｎ设备逡逑为了验证相位差的可行性，我们做了实验对比原始相位和相位差的效果。如图逡逑２．５所示，有两种状态，动和静。０－５秒时，人处于站立的姿态，为静止状态，５－１２逡逑秒人在室内走路，为有动作状态。我们可以看到，无论是室内保持安静还是有运动逡逑状态的走路，没有经过处理的原始相位信号没有规律可循，，都是处于杂乱无章的状逡逑态。而通过相位差则可以知道，在人处于站立的姿态，对信道几乎没有干扰，相位逡逑差很平稳，人在走路的情况下，运动对信道产生扰动影响，相位差有明显的上下波逡逑动。因此，基于ＣＳＩ的相位差能很好感知周围环境的变化。逡逑＾６０逡逑—…
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.2

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本文编号：2654720