[发明专利]基于无线信号的步数检测方法

说明书

本发明公开了一种基于无线信号的步数检测方法，包括实验环境部署，数据采集，数据预处理，建立行走步数检测模型，并训练模型，最后利用行走步数检测模型进行步数检测。本发明利用无线信号在传输过程中会随人行走而产生信号变化的原理，通过提取无线信号的子载波中CSI的幅值和相位特征，建立指纹数据库。对数据库中幅值、相位信号都作降噪处理，对相位信号校准，把幅值与相位融合，将不同周期产生的不同大小的数据转变成相同大小格式，最后输入到predrnn网络中训练得到最终模型。采集新的行走数据，输入到训练好的模型中，将预测出的步数结果与实验中实际步数进行比较，验证模型的效果。实验结果表明本方法能在不需要佩戴其他设备的情况下，高精度的检测出人在室内行走的步数。

技术领域

本发明涉及步数检测领域，具体涉及一种基于无线信号的步数检测方法。

背景技术

行走是基础的、最简单的人体活动之一。近年来，随着智能设备(例如智能手环，智能手机)的普及，行走步数检测越来越流行。当前对步数检测研究的方法主要有两种，一种是主动检测，另一种是被动检测。主动检测的特点是需要被检测者佩戴设备或在指定范围内进行检测，方法主要有基于摄像头的、基于可携带传感器的。被动检测的特点是不需要被检测者刻意配合，并且不会受到视线环境的约束，主要方法有基于蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)、红外线(Infrared)、基于无线网络(WIFI)。在被动检测中，基于WIFI的方式不同于其他，随着网络的发展WIFI设备广泛应用到家里、办公室以及其他公共场所。并且WIFI信号它比红外线传输范围广，比蓝牙更准确，成本低、普及范围广，因此许多研究者研究如何利用WIFI信号进行步数检测。

经过近年来的研究发现，利用WIFI信号做步数检测不同于传统的(例如智能手环)基于加速度传感方式。加速度传感器方式根据佩戴加速度传感器者行走时速度的变化次数来记录行走的步数，而WIFI信号是由于人在有无线信号覆盖的区域内行走时，会使信号产生波动，通过提取无线信号中的信道状态信息(Channel State Information，CSI)。根据CSI的变化分析行走的步数。可想而知，WIFI信号容易受到其他因素例如手臂摆动等影响，而这些影响因素要完全处理比较困难，因此识别精度不会很好。但是如果合理处理的话，精度还是可以被我们接受的。目前利用WIFI做步数检测研究的总结以及存在的不足：

WiWho是基于机器学习的检测方法，它认为人行走步态是相同的，利用时间窗的方式划分CSI信号每一步，训练决策森林分类器来检测步数。此方法不足在于现实中人的步态不会是固定的。并且，即使步态相同，由于所处位置不同对无线信号的影响也是不同的，所以划分出来的每一步不一定是准确的。

Wi-Rnn先将采集到的CSI信号进行处理，分离出有效信号，再用峰值检测方法计算步数。此方法不足在于，分离有效信号中容易存在误差，并且利用峰值的选取也会影响步数的准确。

发明内容

针对现有的步数检测方法存在的缺点，本发明提供了一种基于无线信号的步数检测方法，能够更加准确的实现步数检测。

本发明采用以下的技术方案：

一种基于无线信号的步数检测方法，包括以下步骤：

步骤1：实验环境部署；

选定一间实验室作为实验环境，在实验室内部署一台无线路由器，用作无线信号的发射器，另再部署一台电脑作为无线信号接收器；

步骤2：数据采集；

设置了三种数据采集周期，分别为T1、T2和T3，采集开始前实验者在凳子上坐着，当开始采集进入数据采集周期后实验者从凳子上站起，并以正常行走方式走指定步数p，每个步数采集n组数据；其中，T1数据采集周期内，采集到的步数为p₁，每个数据记为T2数据采集周期内，采集到的步数为p₂，每个数据记为T3数据采集周期内，采集到的步数为p₃，每个数据记为构建指纹数据库