[发明专利]一种基于数据分类匹配的手机按键检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于数据分类匹配的手机按键检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取发送端持续不断发送WIFI信号，接收端进行CSI数据收集，当用户在发送端和接收端之间进行按键支付操作时，将CSI变化的数据在接收端存储并进行波形展示，其中，当用户在部署环境的区域内进行按键操作时，接收端的显示器上出现CSI数据波形，通过捕获案件操作对应的波形波动来识别用户的按键情况；

对接收端的原始CSI数据进行去噪和降维处理，去噪处理和降维处理包括异常点判别、低通滤波和PCA处理，其中，使用中位值和绝对中位差找到数据集中的异常数据点，并使用滑动窗口中数据的中值替换异常值；

检测并提取按键波形的起止点，采用动态时间规整继续对提取的按键CSI数据进行压缩处理；

对按键的CSI数据进行分类处理，以识别每个按键波形的数字类别。

2.根据权利要求1所述的基于数据分类匹配的手机按键检测方法，其特征在于，对接收端的原始CSI数据进行去噪和降维处理，包括：若数据集X＝{x₁,x₂...,x_n}和窗口长度l，则有m₁＝median(x_i-l,i-l+1,x_i-l+2...,x_i...,x_i+l-2,x_i+l-1,x_i+l),，μ_i＝k×median(|x_i-l-m_i|,...,|x_i+l-m_i|),其中m_i、μ_i和median分别为滑动窗口中数据的中值、标准差估计和绝对中位差，k为比例因子常量，它的值取决于数据集分布，对于正态分布的数据，取值为1.4826，对于给定的阈值n_μ，若有|x_i-m_i|＞n_μμ_i，则Hampel判别将x_i视为异常点，并用中位值m_i来代替异常点数据。

3.根据权利要求1所述的基于数据分类匹配的手机按键检测方法，其特征在于，低通滤波包括：若n阶巴特沃斯低通滤波器的增益为G(λ)，则有其中H(jλ)为传递函数，G₀为直流增益或零频率增益，λ为信号的角频率，λ_c为截止频率，随着n趋近于无穷时，巴特沃斯低通滤波器的增益G(λ)会变成一个矩形函数，频率低于λ_c的会以G₀的直流增益通过，频率高于λ_c的部分就会被抑制。

4.根据权利要求3所述的基于数据分类匹配的手机按键检测方法，其特征在于，PCA处理包括：选择PCA对CSI数据进行处理，保留CSI数据中最具代表性的部分，去除冗余部分，从发送端发出的无线信号以多径的形式到达接收端，若无线信号从发送端到接收端有N条路径，则其中f为子载波频率，t为时间，α_k(f,t)、和和β_k(t)表示第k条路径的幅度衰减、相位改变以及传播时延，e^-j2πΔft由发送端和接收端之间载波频差Δf造成的相位偏移；

若用户在0～t的时间内进行手指按键操作，则第k条路径的长度从d_k(0)变成d_k(t)，无线信号传播速度近似为光速c，则第k条路径的时延β_k(t)的表达式为，β_k(t)＝d_k(t)/χf，其中χ为子载波波长，在第k条路径上的相位便宜表示为无线信号传播路径长度改变一个波长时，接收端在对应的子载波上将经历2π的相位偏移。