[發明專利]一種基于WiFi信道狀態信息的空中手寫輸入方法

有效

• 申請號: 201911150645.2
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110995376B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 路兆銘;趙靖博;韓子鈞;溫向明;郭凌超
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309;H04W4/30;G06F3/01
• 代理公司: 北京智信四方知識產權代理有限公司 11519
• 代理人: 呂雁葭;宋海龍

1.一種基于WiFi信道狀態信息的空中手寫輸入方法，應用于三臺或以上數量的WiFi設備，至少包括一臺信號發送設備Tx以及至少兩臺信號接收設備Rx，Tx和Rx構成至少兩對收發對設備Rx-Tx，收發對設備Rx-Tx之間呈一定角度，構成的平面區域為使用者空中手寫輸入的有效輸入區域，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S10：獲取信道狀態信息CSI隨時間采樣的CSI序列，并進行預處理，包括：

S101：獲取CSI序列后發送至數據處理設備；

S102：數據處理設備為每個Rx設置一隊列，并在接收到Rx發送的CSI時，將數據存儲在Rx對應的隊列；

S103：當所有隊列長度大于等于其處理窗長時，將所有隊列中緩存的數據取出，并對時間窗內的CSI序列進行去噪；

步驟S20：從CSI序列中獲取興趣分量幅度信息以及興趣分量相位信息，包括：

S201：將去噪后的CSI序列表示為復平面上的軌跡；

S202：對軌跡使用S-G濾波器進行濾波，濾除高頻噪聲以及高頻非興趣分量，記為軌跡；

S203：對軌跡使用低通濾波器濾波，將濾波后得到的軌跡作為低頻非興趣分量和靜態分量的粗略估計，再與軌跡進行運算，得到興趣分量的粗估計，記為軌跡；

S204：利用軌跡的相位信息確定軌跡的分段位置，根據分段位置將CSI序列劃分為若干段完整的圓或弧，并對軌跡中每一分段求其對應的圓心位置；

S205：對軌跡中各點減去S204中對應的圓心位置，得到軌跡；

S206：獲取軌跡的幅度信息以及相位信息，作為興趣分量幅度信息以及興趣分量相位信息；

步驟S30：比較興趣分量幅度與手指靜止時確定的幅度閾值的大小，若興趣分量幅度大于手指靜止時確定的幅度閾值，則識別有效輸入動作；

步驟S40：利用興趣分量相位計算所述有效輸入動作對應的反射路徑長度變化，并根據反射路徑長度變化和至少兩對收發對設備Rx-Tx的空間位置，建立橢圓交點方程組，計算得到使用者手部位移-時間信息；

步驟S50：根據步驟S30確定的有效輸入動作以及步驟S40確定的手部位移-時間信息，確定使用者空中手寫輸入內容，包括：

S501：當判斷空中手寫輸入為有效輸入動作時，開始記錄手部的位移軌跡點；

S502：當判斷空中手寫輸入為有效輸入動作停止時，即判斷使用者無有效輸入動作達到設定時長時，停止記錄手部的位移軌跡點；

S503：根據位移軌跡點，識別空中手寫輸入內容，并在屏幕上顯示輸入候選項；

S504：在顯示輸入候選項時，在空中手寫輸入的有效輸入區域輸入預定手勢，根據預定手勢確定使用者空中手寫輸入內容。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S20還包括：

S207：在執行S202后，獲取時間窗內軌跡的方差，對各Rx-Tx對上的該方差加權平均，再開根號，作為整個系統興趣分量幅度的粗估計信息，并比較興趣分量幅度粗估計值與手指靜止時確定的幅度閾值的大小，若興趣分量幅度粗估計小于幅度閾值，則判斷為無有效興趣分量，即興趣分量幅度為0，步驟S20結束；否則繼續執行S203-S206。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S30還包括：

若興趣分量幅度小于手指靜止時確定的幅度閾值，則判斷為無有效輸入動作，并重復步驟S10-步驟S20。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S103中對時間窗內的CSI序列進行去噪，包括：

將擺放距離不超過Tx發射波長的1/2的同一Rx的兩個天線接受到的CSI相除，并在CSI序列的不同載波之間平均。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，信道狀態信息CSI在至少兩個Rx端獲取，匯總到一臺所述數據處理設備處進行下一步處理。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，當信道狀態信息CSI在至少兩個Rx端獲取時，所述步驟S10還包括：

S104：數據處理設備記錄接受CSI序列的本地時間，利用匹配算法同步兩個Rx端獲取的CSI序列。