[發明專利]利用自然環境無線信號的人體位置狀態識別方法

在審

• 申請號: 201410798000.0
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104504396A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 高慶華;王潔;張瀟;金明錄;喻言;李思偉;張煥沖;平健舟
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種利用自然環境無線信號的人體位置狀態識別方法，其特征是，位置狀態識別方法由訓練階段和工作階段兩部分組成；訓練階段，針對人的每一種可能的位置狀態，智能分析識別軟件控制智能天線和無線接收機對多個方向的無線信號進行測量，并讀取對應各個方向的信道信號強度信息序列；之后，智能分析識別軟件通過各個方向的信道信號強度信息序列進行數字濾波，均值、方差、峰峰值分析計算，利用這些統計信息來表征人體處于某個位置狀態的信號特征；經過對人體所有可能位置狀態的測量，建立起信號特征庫；工作階段，智能分析識別軟件控制智能天線和無線接收機對多個方向的無線信號進行測量，并讀取對應各個方向的信道信號強度信息序列；之后，智能分析識別軟件對各個方向的信道信號強度信息序列進行數字濾波，進行均值、方差、峰峰值分析計算，基于測量得到的信號特征以及信號特征庫中的特征，采用特征匹配搜索算法識別出人體的位置和狀態；

位置狀態識別方法訓練階段的具體步驟如下：

1)人體處于某一個特定位置狀態；

2)運行在微處理系統(1)上的智能分析識別軟件(2)發送指令配置無線接收機(3)的工作頻率、放大器增益參數，使無線接收機(3)一直處于對某一頻率信道的接收；

3)運行在微處理系統(1)上的智能分析識別軟件(2)發送指令控制智能天線(4)的波束調整到某一特定方向θ₁，并通過無線接收機(3)連續測量該方向獲得信道信號強度信息序列其中，1-M為采樣序列長度，采樣間隔為1毫秒；

4)智能分析識別軟件(2)基于信道信號強度信息序列首先基于截止頻率為10KHz的巴特沃茲低通濾波器對序列進行數字濾波處理，再計算出序列的均值μ_θ1，方差σ_θ1，峰峰值η_θ1；

5)智能分析識別軟件(2)重復上述步驟3、4，控制智能天線(4)對連續的N個方向θ₁，θ₂，…，θ_N進行測量，實現對360度平面空間的覆蓋掃描測量，并獲得與N個方向對應的信道信號強度信息序列以及對應的統計特征C_i＝{μ_θ1，σ_θ1，η_θ1，…，μ_θN，σ_θN，η_θN}，該統計特征用于表征人在該位置狀態時對應的信號特征；

6)人更換位置狀態，重復步驟2至5，獲取對應在新位置狀態的信號特征；遍歷所有可能的位置狀態，構建信號特征庫；訓練階段僅需要在系統部署安裝時訓練一次，之后，系統在實際工作中僅需按照工作階段的步驟運行即可；

位置狀態識別方法工作階段的具體步驟如下：

1)對于某未知的位置狀態，運行訓練階段的步驟2至5，獲取當前位置狀態的信號特征C_x；

2)智能分析識別軟件(2)通過特征匹配算法從信號特征庫中尋找到與該特征距離最近的位置狀態，如下所示：

i＝argmin||C_x-C_i||

其中，C_x表示當前位置狀態對應的信號特征，C_i表示特征庫中的第i個特征，||C_x-C_i||表示兩個向量的歐式距離，argmin||C_x-C_i||返回特征庫中使歐式距離最小的信號特征對應的序號；

3)智能分析識別軟件(2)將在步驟2中計算出來的對應特征庫中第i個特征的位置狀態作為當前時刻人體對應的位置狀態輸出結果。

2.根據權利要求1所述的利用自然環境無線信號的人體位置狀態識別方法，其特征在于：該識別方法采用的識別裝置由微處理系統(1)、智能分析識別軟件(2)、無線接收機(3)、智能天線(4)組成；智能天線(4)可以捕獲多個方向上對應的信號強度特性，起到了空間分集接收的目的，提高了識別裝置對狀態的分辨能力；智能分析識別軟件(2)對信號序列進行濾波處理，利用均值、方差、峰峰值組成的向量表征信號序列的特征，并利用模式識別算法實現位置狀態的估計。