[發明專利]一種增強型室內無源被動人體定位方法

有效

• 申請號: 201510340890.5
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN105158727B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 楊武;宮良一;王巍;苘大鵬;玄世昌;申國偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S1/08
• 分類號: G01S1/08;G01V3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種室內細粒度實時被動人體移動檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)數據采集：

步驟A1：在內核態中，從網卡中獲取信道狀態信息；

步驟A2：用戶態讀取物理層信道狀態信息，獲取頻域相應信息，計算每個子載波相位；

(2)數據處理：利用線性變換方法，將隨機相位轉換為可用相位；

數據處理是指將隨機、不可用的相位信息通過線性變換轉化為可用的相位信息；

由于不可能精確測量和修正發射機與接收機的同步誤差，其處理過的信號中包含的殘余同步誤差在CFR測量過程中被CFR攜帶，從而在均衡中進一步消除信號中的殘余同步誤差；因此，在實際應用中測量的CFR受到殘余同步誤差的影響，相位發生了很大的變化，不再反映真實的信道狀態；在OFDM系統中，第k個子載波上的CFR的測量相位被表達為：

φ^=φk+2πkNαϵ+β+n]]>

其中，φ_k是第k個子載波上的CFR的真實相位，N是FFT解調部分的采樣數，α_ε是時鐘同步誤差，β是常數相位誤差，n是隨機相位誤差；

由于測量相位誤差是關于子載波號k的線性函數，因此為了消除α_ε和β，采用線性變換方法；設n個子載波編號按照遞增順序為從CFR測量相位中減去估計線性誤差ak_i+b后得到處理后的相位

φ~ki=φ~ki-(aki+b)]]>

其中，將處理后的相位公式展開后得到：

φ~ki=φki-kikn-k1(φkn-φk1)-1nΣj=1nφkj-2παϵnNΣj=1nkj]]>

為了進一步消除誤差項α_ε，將子載波編號設定為正負對稱，即最后處理得到的相位形式為：

φ~ki=φki-kikn-k1(φkn-φk1)-1nΣj=1nφkj]]>

那么，經過處理后的相位將不再包含誤差項α_ε，β，而僅僅是CSI真實相位的線性組合；因而可以獲得可用的相位信息；

(3)特征值提取：

步驟C1：計算滑動時間窗口中子載波相位的均值與方差；

步驟C2：利用子載波相位的均值與方差計算其變異系數，將其作為檢測特征值；

當人體在監測區域內不斷移動時，信號相位也是連續變化；為了實時觀測相位在時間上的變化情況，引入滑動時間窗口機制；當環境中無人移動時，滑動窗口內子載波相位值是穩定狀態，而當環境中有人移動時，窗口內子載波的相位值是波動狀態；為了衡量窗口內子載波相位值的離散度，引入相位變異系數作為特征值；窗口內第k個子載波的相位的變異系數為：

δk=σΔTkμΔTk]]>

其中，Δ_T代表滑動時間窗口，分別代表第k個子載波相位在滑動窗口內的標準差與均值；

(4)人體移動檢測：

步驟D1：計算當前滑動時間窗口的相位變異系數與前一刻窗口的相位變異系數的短期平均變化率；短期平均變化率為：

SVR=1mΣi=1mδΔTiδΔT′i]]>

其中m代表子載波個數，分布代表第i個子載波在滑動時間窗口Δ_T，Δ_T'內的相位變異系數值；

但是由于SVR是短期效應，只能反映相鄰窗口內相位變異系數的差異性，當人體在監測區域內持續移動時，SVR的值也有時會落到置信區間內；因此單單依賴SVR無法持續監測是否人體在監控區域內移動；引入了長期平均變化率：

LVR=1mΣi=1mδΔTiδΔLTi]]>

其中m代表子載波個數，分布代表第i個子載波在滑動時間窗口Δ_T，Δ_LT內的相位變異系數值；Δ_LT是一個長時間的窗口；

步驟D2：計算當前滑動時間窗口的相位變異系數與穩定狀態下長時間窗口的相位變異系數的長期平均變化率；

步驟D3：判斷短期平均變化率與長期平均變化率是否在置信區間內，如果兩個變量值超越了置信區間則意味有人體出現在監控區域內，否則繼續檢測。