[發明專利]基于Wi-Fi識別系統的信號轉換方法

有效

• 申請號: 202011043349.5
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112218303B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 龍水;盧立;俞嘉地
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W4/80
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于Wi?Fi識別系統的信號轉換方法，通過對接收端空間位置變化的幾何關系和Wi?Fi的傳播特性進行建模，從而將移動后的接收端采集得到的CSI信號直接轉換成原始位置的Wi?Fi接收設備收到的信號從而實現Wi?Fi動作識別的設備位置無關性。本發明利用Wi?Fi信號的傳播特性，通過數學建模與基本的變換，使得被放置在其他位置的接收器利用收集的信號可以對人體動作姿態進行估計并最終將該信號轉換為用戶在面對Wi?Fi設備時應該收到的信號，最終達到設備在幾乎任意位置都可以進行用戶動作識別的效果。

技術領域

本發明涉及的是一種無線通信領域的技術，具體是一種基于Wi-Fi識別系統的信號轉換方法。

背景技術

隨著物聯網(IoT)技術和智能家居近年的飛速發展，利用Wi-Fi設備對人體動作進行識別與認證進而控制智能家居的相關工作已經被研究人員們廣泛研究。通常情況下在基于Wi-Fi的動作識別系統中，用戶站在固定位置面對著Wi-Fi設備的發送端和接收端進行動作的識別與驗證。但是，由于家庭環境的變化，Wi-Fi設備的位置也可能相應的發生改變，雖然用戶仍站在同樣位置做認證動作，但是由于Wi-Fi接收器位置的變化導致收到的信號已經完全不同。

信道狀態信息CSI是指通信鏈路的信道屬性，其描述了信號在不同子載波傳輸路徑上的變化情況，如多徑效應，傳播衰減，信號散射，信號反射等。因此身體姿態的變化通常可以導致接收端接收到的CSI數據的改變。由于不同動作對CSI的影響不同，因此可以用CSI的變化進行人體動作的識別。但目前大多數室內環境下的用戶動作識別需要用戶和Wi-Fi識別設備在固定的位置才能達到良好的識別效果。如果設備位置改變，則需要重新訓練動作識別模型，這極大增加了用戶的使用門檻，從而使得Wi-Fi識別設備的商業化變得困難。因此，一種基于Wi-Fi設備位置無關的用戶動作識別方法就顯得尤其重要。

發明內容

本發明針對現有基于Wi-Fi的人體姿態的識別系統的不足，提出一種基于Wi-Fi識別系統的信號轉換方法，利用Wi-Fi信號的傳播特性，通過數學建模與基本的變換，使得被放置在其他位置的接收器利用收集的信號可以對人體動作姿態進行估計并最終將該信號轉換為用戶在面對Wi-Fi設備時應該收到的信號，最終達到設備在幾乎任意位置都可以進行用戶動作識別的效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于Wi-Fi識別系統的信號轉換方法，通過對接收端空間位置變化的幾何關系和Wi-Fi的傳播特性進行建模，從而將移動后的接收端采集得到的CSI信號直接轉換成原始位置的Wi-Fi接收設備收到的信號，從而實現Wi-Fi動作識別的設備位置無關性。

本發明涉及一種實現上述方法的系統，包括：信號采集單元、信號轉換單元以及信號動作分類單元，其中：信號采集單元負責收集人體反射的動作信號，并將采集到的信號傳入信號轉換單元；信號轉換單元通過信號微分、多項式擬合求參數以及信號轉換將轉換后的信號輸出至信號動作分類單元，信號動作分類單元進行設備位置無關的信號轉化與識別。

技術效果

本發明整體解決了現有技術由于Wi-Fi設備的位置可能隨著家居的位置而發生變化，此時由于設備位置發生變化導致接收端收到的來自同一個動作的信號和在原位置信號有較大區別從而導致動作無法識別的問題。

與現有技術相比，本發明利用設備位置信息以及Wi-Fi信號傳播特性進行建模，將不同位置接收端信號動作經過轉化使得轉化后的信號和初始位置接收端應該收到的信號一致。本發明信號接收設備的位置理論上可以任意變化，極大提高了動作識別系統的靈活性與拓展性。

附圖說明

圖1為本發明流程圖；

圖2為實施例用戶線性動作的示意圖；

圖3為實施例用戶非線性動作的示意圖；

圖4為實施例信號轉換過程的示意圖。