[发明专利]一种基于Wi-Fi无线感知的室内移动物体检测方法

摘要

本发明提供了一种基于Wi‑Fi无线感知的室内移动物体检测方法，包括以下步骤：在检测区域中布设Wi‑Fi发射器和接收器，其中发射器不断发射Wi‑Fi信号，接收器以设定的频率不断接收所述Wi‑Fi信号，并从接收到的Wi‑Fi信号中解析出CSI数据；计算所述CSI数据的幅值信息，并分析接收器的各个接收天线上的CSI幅值波动，判断所述各个接收天线上的CSI幅值是否存在相位差，若存在相位差则判定所述检测区域中有移动物体，若无相位差则判定所述检测区域中没有移动物体。本发明方法可以有效解决由周围电磁环境或其他设备干扰产生的随机分布在各个接受天线上的随机噪声干扰、由设备自身电压水平变化等引起的在各接收天线上具有互相关性的互相关噪声的干扰以及室内多径效应的干扰。

主权项

1.一种基于Wi‑Fi无线感知的室内移动物体检测方法，其特征在于，包括以下步骤：在检测区域中布设Wi‑Fi发射器和接收器，其中发射器不断发射Wi‑Fi信号，接收器以设定的频率不断接收所述Wi‑Fi信号，并从接收到的Wi‑Fi信号中解析出CSI数据；计算所述CSI数据的幅值信息，并分析接收器的各个接收天线上的CSI幅值波动，判断所述各个接收天线上的CSI幅值是否存在相位差，若存在相位差则判定所述检测区域中有移动物体，若无相位差则判定所述检测区域中没有移动物体；所述的分析接收器的各个接收天线上的CSI幅值波动，具体包括：a.将所述接收器的所有接收天线接收到的CSI数据的幅值组成矩阵X；b.根据所述的矩阵X，构建协方差矩阵的估计值R_X：上式中，N为接收天线在1s内采样的个数，H表示矩阵共轭转置，i表示第i个采样时间点，X(i)表示矩阵X的第i列；c.对所述的估计值R_X进行特征值分解得到R_s，其中R_s中包含M个特征值；R_X和分解后得到的R_s之间的关系可通过下面的公式2表示：R_X＝AR_sA^H                        式2上式中，A表示分解得到的M个特征向量组成的M×M维矩阵，R_s为以M个特征值为主对角线的M×M维矩阵；d.经上述特征值分解后，将R_s中包含的M个特征值按从大到小的顺序进行排列，设定所需要预估的相位差个数D，将所述排列后的特征值中，前D个特征值所对应的特征向量v_i,i＝1,2,...,D看作信号部分空间，将剩下的M‑D个特征值对应的特征向量v_j,j＝D+1.D+2,...,M看作噪声部分空间，构建噪声矩阵E_n：E_n＝[v_D+1,v_D+2,...,v_M]                        式3e.根据下面的公式计算谱函数P_mu(θ)：α(θ)＝[1,φ₁(θ),φ₂(θ),...,φ_M‑1(θ)]^T               式5其中，f为Wi‑Fi信号的中心频率，d为接收天线间的间距，c为波的传播速度，这里即为光速的取值；T表示矩阵的转置，j表示复数的虚部，i表示对M‑1个数字进行计数；使θ从0到90整数变化，计算在各个角度上的谱函数值；所述的判断所述各个接收天线上的CSI幅值是否存在相位差，具体包括：对每一个θ值，判断谱函数P_mu(θ)的数值变化，设定阈值ω，如果在θ≠0的位置出现谱峰，并且谱峰值大于ω，则判定检测区域中有移动物体。