[發明專利]基于WiFi動作識別系統的非接觸式計步方法

有效

• 申請號: 201610668171.0
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN106323330B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 黃劉生;許楊;楊威;王建新;黎宏;沈瑤
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學蘇州研究院
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;丁浩秋

本發明公開了一種基于WiFi動作識別系統的非接觸式計步方法，包括：通過WiFi動作識別系統得到行走動作的時序CSI幅值片段，處理得到N_v個子載波；對得到的N_v個子載波的動作片段進行小波分解，得到不同頻率范圍的細節系數；篩選出代表腳部運動引起的CSI振幅變化所在頻率范圍的細節系數，重構每個子載波對應的細節信號，并計算重構信號的短時能量；篩選并統計有效波峰數，并融合N_v個子載波的統計結果計算得到穩定的步數值。該方法不需要攜帶任何計步設備，根據WiFi信號的多徑傳播模型，感知人體行走時腳部運動對WiFi信號CSI振幅造成的影響，進而以非接觸的方式計算人體行走步數，且計步結果比傳統計步方法穩定。

技術領域

本發明屬于WiFi感知與室內定位技術領域，具體地涉及一種基于WiFi動作識別技術，結合信道狀態信息(CSI)的頻域特征實現非接觸式計步的方法。

背景技術

目前主流的計步方法大多是基于傳感器和視覺的。其中基于傳感器的計步方法通過實時讀取人體所攜帶智能設備中加速度計的加速度信息和陀螺儀的角度變化信息，識別人在行走時的節奏特征，并根據預先設定的閾值實現計步功能。由于人在行走過程中，不同身體部位(如，腰部和腿部)的運動速度和運動幅度往往差別較大，而將計步設備放置在身體不同部位會產生不同的加速度和角度變化信息。特別地，當將計步設備放置在手中不停搖晃時，此類設備會將搖晃動作識別成走路動作，將搖晃次數計為腳步數，進而造成“過計數”。因此，計步的準確性受設備放置在人體具體位置的影響較大。另外，當行走速度較為緩慢，身體運動幅度較小時，此類計步設備很難準確計步。

另一種基于視覺的方法主要通過識別人在行走中其腳在攝像頭拍攝范圍內出現和消失的過程來記錄步數。該類方法雖然克服了基于傳感器計步的準確性受人體不同部位運動幅度影響的缺點，但其受光照條件的影響較大，很難在黑暗環境下運作。同時攝像頭的使用存在個人隱私泄漏的風險。此外，基于傳感器和視覺的計步方法在計步過程中均要求人隨時攜帶相應的硬件設備，從而一定程度上限制了這些計步方法的應用范圍。

隨著WiFi感知技術的發展，利用WiFi信號進行被動式人員檢測、非接觸式人體動作識別、呼吸檢測和語音竊聽等應用系統層出不窮。根據無線信號的多普勒效應和多徑效應，在無線網絡環境中，運動的人體會改變無線信號的傳播路徑，使得接收信號的振幅和相位發生變化。通過感知這種變化可以實現對人體各類運動的識別和檢測。另外，利用WiFi信號的信道狀態信息進行室內定位也是近幾年研究的熱點，步數在室內定位中是一個重要的參數，研究如何方便準確地測量步數具有很高的實用價值。

發明內容

針對主流計步方法中存在的技術問題，本發明目的是：提供了一種基于WiFi動作識別系統的非接觸式計步方法，無需用戶攜帶任何硬件設備，對行走動作的信道狀態信息CSI幅值片段進行小波分解，獲得腳部運動所對應的細節系數的重構信號，計算其短時能量并結合多載波計算結果獲得穩定的步數值。

本發明的技術方案是：

一種基于WiFi動作識別系統的非接觸式計步方法，其特征在于，包括以下步驟：

S01：通過WiFi動作識別系統得到行走動作的時序CSI幅值片段，處理得到N_v個子載波；

S02：對得到的N_v個子載波的動作片段進行小波分解，得到不同頻率范圍的細節系數；

S03：篩選出代表腳部運動引起的CSI振幅變化所在頻率范圍的細節系數，重構每個子載波對應的細節信號，并計算重構信號的短時能量；

S04：篩選并統計有效波峰數，并融合N_v個子載波的統計結果計算得到穩定的步數值。