[發(fā)明專利]一種基于遷移學(xué)習(xí)的跨場(chǎng)景無(wú)線信號(hào)感知方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810446980.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN108629380B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯戰(zhàn)勇;張潔;李夢(mèng);房鼎益;龔曉慶;陳曉江;許鵬飛;王薇;陳峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06K9/00;H04W4/38;G06N3/04
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 張明

本發(fā)明公開了一種基于遷移學(xué)習(xí)的跨場(chǎng)景無(wú)線信號(hào)感知方法，該方法首先分別從部署了無(wú)線收發(fā)設(shè)備的原場(chǎng)景和目標(biāo)場(chǎng)景采集步態(tài)或手勢(shì)對(duì)應(yīng)的無(wú)線信號(hào)，將收集到的無(wú)線信號(hào)在進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)行特征提取生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，最后將提取的特征數(shù)據(jù)輸入學(xué)習(xí)算法中進(jìn)行學(xué)習(xí)，最終得到遷移函數(shù)，使用該遷移函數(shù)可遷移任何新來(lái)的未知的數(shù)據(jù)對(duì)象，它是脫機(jī)執(zhí)行的一次性成本，而不需要進(jìn)行額外的函數(shù)關(guān)系訓(xùn)練成本。本發(fā)明方法解決了跨場(chǎng)景的WiFi感知問(wèn)題，即利用少量的訓(xùn)練樣本訓(xùn)練遷移函數(shù)，利用該模型可遷移任意未知的對(duì)象到新的目標(biāo)環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)跨場(chǎng)景的識(shí)別或認(rèn)證。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線感知技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于遷移學(xué)習(xí)的跨場(chǎng)景無(wú)線信號(hào)感知方法。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，用戶對(duì)物體和環(huán)境感知能力的裝備越來(lái)越受到關(guān)注，智能家居和辦公室等智能室內(nèi)空間可以實(shí)現(xiàn)感應(yīng)和處理功能，減輕用戶佩戴或攜帶智能設(shè)備的需求。啟用這種智能空間需要在無(wú)需設(shè)備的情況下，輕松感知用戶的身份和活動(dòng)。使用WiFi的無(wú)裝置傳感在這種情況下顯示出巨大的潛力，WiFi已經(jīng)成為一種強(qiáng)大的感知信息的媒介。

現(xiàn)有的研究已經(jīng)證明了WiFi作為一種傳感技術(shù)的巨大潛力，利用無(wú)線信號(hào)可進(jìn)行步態(tài)識(shí)別，手勢(shì)識(shí)別，本地化，健康和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，活動(dòng)檢測(cè)和情感識(shí)別等任務(wù)；的確，無(wú)線傳感現(xiàn)在已經(jīng)從一個(gè)研究利基轉(zhuǎn)移到一個(gè)主流的活動(dòng)，但目前場(chǎng)景的轉(zhuǎn)換限制了WiFi傳感的使用。首先，部署WiFi感應(yīng)解決方案需要一個(gè)收集訓(xùn)練測(cè)量的勞動(dòng)密集型和時(shí)間消耗的過(guò)程，以描述無(wú)線信道指標(biāo)，如受到目標(biāo)對(duì)象(例如步態(tài)或手勢(shì))影響的信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)或接收信號(hào)強(qiáng)度指標(biāo)(Received Signal StrengthIndicator，RSSI)；由于不同部署點(diǎn)對(duì)信號(hào)的影響不同，所以必須為每個(gè)部署站點(diǎn)的每個(gè)目標(biāo)對(duì)象或活動(dòng)收集這些訓(xùn)練數(shù)據(jù)。雖然從每個(gè)用戶收集這樣的數(shù)據(jù)可能是可行的，但要求每位員工或訪客在智能辦公環(huán)境中提供每個(gè)會(huì)議室的訓(xùn)練數(shù)據(jù)是不可行的。

以往的研究工作在步態(tài)識(shí)別和手勢(shì)識(shí)別上都得到了較好的識(shí)別效果，但都是針對(duì)單一場(chǎng)景下的識(shí)別，都需要從每個(gè)部署環(huán)境收集目標(biāo)訓(xùn)練數(shù)據(jù)，無(wú)法達(dá)到跨場(chǎng)景感知的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種跨場(chǎng)景的無(wú)線信號(hào)感知方法，通過(guò)建立遷移模型，使得通過(guò)小規(guī)模的數(shù)據(jù)采集即可獲取不同環(huán)境對(duì)無(wú)線信號(hào)的影響情況，從而實(shí)現(xiàn)跨場(chǎng)景的識(shí)別或認(rèn)證。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于遷移學(xué)習(xí)的跨場(chǎng)景無(wú)線信號(hào)感知方法，包括以下步驟：

步驟一，信號(hào)采集

在原場(chǎng)景、目標(biāo)場(chǎng)景按照相同的方式部署無(wú)線信號(hào)收發(fā)設(shè)備，測(cè)試者分別在原場(chǎng)景、目標(biāo)場(chǎng)景中作出相同的行為動(dòng)作，通過(guò)原場(chǎng)景、目標(biāo)場(chǎng)景中的無(wú)線信號(hào)收發(fā)設(shè)備分別采集測(cè)試者作出行為動(dòng)作時(shí)的無(wú)線信號(hào)，并對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行特征提取，分別得到測(cè)試者在原場(chǎng)景、目標(biāo)場(chǎng)景中的信號(hào)特征；

步驟二，建立遷移函數(shù)

建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將測(cè)試者在原場(chǎng)景、目標(biāo)場(chǎng)景中的信號(hào)特征作為用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入訓(xùn)練集，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，得到原場(chǎng)景到目標(biāo)場(chǎng)景的遷移函數(shù)；

步驟三，對(duì)象的遷移

當(dāng)待測(cè)對(duì)象位于原場(chǎng)景中并作出行為動(dòng)作時(shí)，通過(guò)原場(chǎng)景中的無(wú)線信號(hào)收發(fā)設(shè)備采集無(wú)線信號(hào)，對(duì)無(wú)線信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后進(jìn)行特征提取，將得到的信號(hào)特征作為測(cè)試特征集，輸入到所述的遷移函數(shù)中，則遷移函數(shù)輸出的是測(cè)試特征集在目標(biāo)場(chǎng)景中的預(yù)測(cè)值。

進(jìn)一步地，所述的步驟三得到預(yù)測(cè)值后，通過(guò)所述的預(yù)測(cè)值訓(xùn)練分類器，則當(dāng)待測(cè)對(duì)象處于目標(biāo)場(chǎng)景中作出其他行為動(dòng)作時(shí)，利用訓(xùn)練好的分類器對(duì)所述的其他行為動(dòng)作進(jìn)行分類識(shí)別。

進(jìn)一步地，所述的無(wú)線信號(hào)收發(fā)設(shè)備包括無(wú)線信號(hào)發(fā)射端以及無(wú)線信號(hào)接收端，二者間隔設(shè)置，且所述的測(cè)試者位于二者之間。