[發明專利]一種基于信道狀態信息的室內環境下視距路徑識別方法在審

申請號：	201611119397.1	申請日：	2016-12-08
公開（公告）號：	CN106792808A	公開（公告）日：	2017-05-31
發明（設計）人：	肖甫;郭政鑫;謝曉輝;朱海;陳靜;孫力娟;王汝傳	申請（專利權）人：	南京郵電大學
主分類號：	H04W24/02	分類號：	H04W24/02;H04W84/12;H04B17/309
代理公司：	南京知識律師事務所32207	代理人：	李湘群
地址：	210023***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于信道狀態信息室內環境視距路徑識別方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于無線通信網絡的定位用戶或終端的情景感知領域，具體涉及一種適用于室內環境下的視距路徑識別方法，以識別室內動態與靜態下的視距路徑。

背景技術

當前，隨著無線通信技術的快速發展，尤其是在移動智能終端流行趨勢的推動下，無線局域網(Wireless Local Area Network,WLAN)變得非常普及，在家庭、商城、機場等場所，WLAN信號隨處可見。這些大量的已經安裝部署好的WLAN基礎設施，為WiFi情景感知的研究奠定了物理基礎。

基于WiFi信號的感知技術主要包括室內定位、人員檢測、動作識別和穿墻識別等。目前已有大量基于WLAN的感知技術研究，其主要利用接收信號指示強度信息(Received Signal Strength Indicator,RSSI)感知環境特征實現應用。然而在室內環境中，RSSI會因信號多徑傳播引起的小尺度陰影衰落而不再隨傳播距離增加單調遞減，且靜止狀態下幅度也會產生波動。最近研究人員通過修改固件，使得在普通WiFi設備上也能以物理層信道狀態信息(Channel State Information,CSI)的形式獲取一個采樣版本的信道頻率響應(Channel Frequency Response,CFR)。與RSSI相比，CSI將單值的RSSI擴展至頻域，并且附加了相位信息，從頻域上為無線感知提供了更為豐富和細粒度的信道狀態信息。CSI也使得普通WiFi設備在一定程度上能夠從時域上粗略地區分傳播路徑，從而為基于視距路徑的應用奠定了基礎。

利用CSI信息，WiFi環境感知技術可以實現更精確的室內定位，還可以實現被動式人員檢測與活動識別等。其中進行視距(Line-Of-Sight,LOS)路徑識別為以上功能的實現奠定了基礎。目前，視距路徑識別技術存在的問題是識別過程復雜。如公開號為CN104168650A、名稱為“基于動態無線接入點的室內定位方法”的發明公開的基于動態無線接入點的室內定位方法中，待定位節點將信息進行調制形成已調信號波后通過無線信道傳輸至附近的靜態無線接入點和動態無線接入點；靜態無線接入點和動態無線接入點根據接收到的已調信號波計算其與待定位節點之間的無線信道的信道狀態信息，并發送至定位服務器；動態無線接入點將當前位置信息發送至定位服務器；定位服務器根據無線接入點的位置信息和接收到的信道狀態信息，對任意兩個無線接入點進行相對臨近位置檢測，并根據相對臨近位置檢測結果利用空間分割法獲取待定位節點的位置區域。該發明可以一定程度優化無線局域網的室內定位問題，提高定位精度，消除復雜室內環境多徑和非視距帶來的定位誤差，但識別過程復雜。此外，已有視距路徑識別方法主要是基于信號接收強度，但其存在環境干擾等因素，識別魯棒性差。因此，有必要對室內環境下的視距路徑識別技術展開深入研究，尋找更好的視距路徑識別方法，以獲得更為精準的室內定位及感知性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種過程簡單、適應性強，適用于室內環境下的視距路徑的識別方法。

為此，本發明提出一種適用于室內環境下的視距路徑識別方法，該方法包含以下步驟：

一、CSI信號特征提取及預處理：

步驟1)CSI信號數據采集：針對特定的信號發射源AP與信號接收機RT組成的鏈路，利用CSI檢測工具采集傳輸信道狀態信息，并進行保存為信包文件；

步驟2)讀取上述信包文件，提取相應的CSI的一定數量的子載波的幅度和相位信息；

二、靜態的視距路徑識別方案：

步驟3)針對室內靜態場景，首先采集靜態場景下的CSI幅度信息，對步驟2中提取的子載波振幅的相關特征，建立特征簇，特征包括Rician K因子等；

步驟4)將上述預采集的特征簇作為訓練集，結合預定義的標簽作為輸出，通過BP神經網絡的算法生成網絡；

步驟5)采集靜止點的CSI振幅并提取特征，輸入神經網絡中，通過輸出判定為視距范圍還是非視距范圍；

三、動態的視距路徑識別方案：

步驟6)針對室內動態場景，通過對預先采集的LOS/NLOS樣本進行計算，確定出實時的K-Mean閥值Kth，使用基于每個子載波振幅的Rician分布，計算出CSI樣本中每個信道的Rician K因子的均值，然后利用K-Mean因子法，通過假設檢驗的方法來實現動態場景下視距與非視距路徑識別。