[发明专利]一种基于无线信道状态信息的室内入侵检测方法

说明书

一种基于无线信道状态信息的室内入侵检测方法，包括两部分：第一部分，静默环境下检测阈值获取，即利用数据采集节点获取室内无人状态下的无线信道状态信息，对采集到的信道状态信息进行噪声过滤和离异点去除，提取其幅值和相位，计算标准差作为检测阈值；第二部分，实时入侵检测，即利用数据采集节点获取无线信道状态信息，利用短时平均标准差(SVR)和长时平均标准差(LVR)进行实时入侵检测，先用SVR来检测有无入侵者进入监控区域，一旦检测到入侵者便开始利用LVR实时监控入侵者是否一直在室内；同时利用K近邻算法和动态时间规整方法对入侵行为进行分类，实现对入侵行为的精确判断。本发明克服了计算机视觉方法对可见光的需求和用户隐私影响大等限制，同时具备检测范围大和设备开销低等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于无线信道状态信息的室内入侵检测方法，属于入侵检测领域。

背景技术

随着社会的快速发展，传统的人工监控系统已经越来越难以适应当今社会的要求，智能监控系统将成为下一代监控系统的主流。监控系统最基础的任务是检测一片区域中是否有人进入，这也一直是安全领域的一个研究热点。一种普遍采用的方法是基于图像的检测方法。这种方法通过在一片区域内部署单个或多个摄像设备，然后用图像处理方法对得到的图像进行特征提取，最后确定是否有人体活动。这种方法虽被广泛采用，但是有如下缺点：1.存在检测死角，同时大量部署摄像头开销较大。2.存在侵犯用户隐私信息的问题。第二种应用较广泛的入侵检测方法利用红外线来达到智能检测的目的。通过部署红外线传感器，能够组建一片由红外线链路组成的区域，通过检测接受端收到的红外信号强度，能够精确地探测出是否有物体经过。这种方法的缺点是检测的区域较为单一，通常只能部署在门和窗上，一旦入侵者通过某些方法避开这些区域，则由于红外线探测距离的限制，将不能检测出入侵者。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种基于无线信道状态信息的室内入侵检测方法，可以达到保护用户隐私性、有较大的检测范围以及较为低廉的部署代价。

相对于红外线，我们平时使用的无线信号如WiFi有更大的波长(2.4GHz频段波长为0.125m,5GHz频段波长为0.06m)，所以在室内环境中有更加显著的多径效应以及穿墙效果。也就是说，如果我们把收发端换成无线信号，那么入侵检测系统将会有更加大的检测范围以及只需要平时已经在使用的WiFi信号。同时随着无线局域网广泛覆盖，无线热点已经分布于生活中多种室内场合。如果能够使用用已经安装的无线设备进行室内入侵检测，那么将大幅度缩减部署的开销。无线信道状态信息(Channel State Information,CSI)在无线通信中，用来衡量无线链路的信道信息。其中的信息包括一个信号是怎么从发送端传输到接收端的，具体来说刻画了信号是怎么受到散射、衰落和随距离的能量衰减效应影响，对应到物理场景中还包括了信号在传输过程中如何受到多径效应的影响。当人体移动时，经过人体的那条无线传输路径发生了改变，甚至消失，所以CSI的振幅和相位会随着人体的移动将会发生明显的变化。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的基于无线信道状态信息的室内入侵检测方法，包括以下步骤：

步骤1：在室内检测区域布置无线信道状态数据采集节点和无线信号发射设备；

步骤2：设置采集节点的采集频率和时长，调试节点端可以正常采集数据并能实时传输至服务器端，服务器端开启入侵检测程序，接受信道状态信息数据；

步骤3：进行静默状态下，即室内无人状态下检测阈值的获取，此时采集节点获取包含信道状态信息的数据包，每个信道状态信息数据的格式为：其中F1～30均为子信道，Tx为发射天线数，Rx为接收天线数，从原始的信道状态信息中获取其指定天线对的幅值和相位并进行预处理，分为以下五小步：

步骤3-1：利用五点中值滤波去除明显的离异点；

步骤3-2：利用汉培尔滤波消除环境白噪声的干扰；