[發(fā)明專利]一種基于無線信號的區(qū)域人群密度估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111472128.4
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN113887537B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳垣毅
• 申請（專利權(quán)）人: 浙大城市學(xué)院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06V40/20;G06V40/10
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種基于無線信號的區(qū)域人群密度估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收集區(qū)域內(nèi)無線信號的信道狀態(tài)信息，選擇無線信號信道狀態(tài)信息子載波，計算任意兩個子載波信道狀態(tài)信息的相位差；對相位差進行預(yù)處理，預(yù)處理包括利用高通濾波選擇無線信號信道狀態(tài)信息子載波的子集和基于主成分分析去除無線信號噪聲；計算去除噪聲的無線信號空間譜在固定時間窗口內(nèi)的方差，確定區(qū)域內(nèi)人群處于安靜狀態(tài)還是小幅運動狀態(tài)，并估計處于每種狀態(tài)的持續(xù)時間；

S2、根據(jù)區(qū)域人群處于安靜狀態(tài)或小幅運動狀態(tài)的持續(xù)時間，利用排隊理論建立區(qū)域內(nèi)人數(shù)與狀態(tài)持續(xù)時間概率密度函數(shù)的相關(guān)性模型；

S3、采用基于通用無線網(wǎng)絡(luò)信號的區(qū)域人數(shù)及密度系統(tǒng)及步驟S2構(gòu)建的區(qū)域內(nèi)人數(shù)與狀態(tài)持續(xù)時間概率密度函數(shù)的相關(guān)性模型來估計區(qū)域內(nèi)待計數(shù)的人群密度；提出區(qū)域人群動作的時序信息，利用最大后驗概率估計區(qū)域人數(shù)并計算區(qū)域人群密度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線信號的區(qū)域人群密度估計方法，其特征在于：步驟S1中區(qū)域內(nèi)人群處于安靜狀態(tài)表示區(qū)域內(nèi)所有人除了呼吸外無其他任何活動，區(qū)域內(nèi)人群處于小幅運動狀態(tài)表示區(qū)域內(nèi)有人調(diào)整坐姿、看手機、拉伸或咳嗽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線信號的區(qū)域人群密度估計方法，其特征在于，步驟S1具體包括如下步驟：

S102、對無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收集的子載波信道狀態(tài)信息，計算任意兩個子載波信道狀態(tài)信息的相位差：

上式中，表示t時刻第k個子載波上的天線和天線之間的相位差，表示時刻第k個子載波上的天線的相位，表示時刻第k個子載波上的天線的相位；

S104、設(shè)定短時間校準(zhǔn)期，該短時間校準(zhǔn)期內(nèi)區(qū)域內(nèi)人群處于安靜狀態(tài)，收集無線信號測量值，計算信噪比：

上式中，表示第個子載波上的天線和天線的信噪比，表示t時刻第個子載波上的天線和天線之間的相位差，是呼吸狀態(tài)下無線信號的最大帶寬，表示無線信號的頻率；

采用基于通用無線網(wǎng)絡(luò)信號的區(qū)域人數(shù)及密度系統(tǒng)，選取設(shè)定數(shù)量個信噪比最大的無線信號子載波信道狀態(tài)信息的相位差數(shù)據(jù)，將相位差數(shù)據(jù)進行高通濾波，進一步通過主成分分析提取第一個主成分??(??)，??(??) 包含區(qū)域內(nèi)人群的運動信息，噪聲數(shù)據(jù)分布在其余主成分中，將??(??)作為包含人群運動信息的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；對相位差數(shù)據(jù)進行去噪；

S106、計算去除噪聲的無線信號空間譜在固定時間窗口內(nèi)的方差，確定區(qū)域內(nèi)人群處于安靜狀態(tài)還是小幅運動狀態(tài)，并估計處于每種狀態(tài)的持續(xù)時間：

首先通過截止頻率為的高通濾波器過濾頻譜主成分信號??(??)，經(jīng)高通濾波器濾波后的信號記為，在安靜狀態(tài)只包含噪聲，在運動狀態(tài)除包含噪聲外還包含人群運動信息；設(shè)表示區(qū)域中至少有一個人在動作，而表示人群全部處于安靜狀態(tài)；在時刻??，通過計算的方差并與預(yù)設(shè)閾值比較，來判斷區(qū)域內(nèi)是否有人動作：

上式中，表示經(jīng)高通濾波器濾波后的信號在時刻??的方差，是預(yù)設(shè)閾值，表示噪聲的下界；

計算校準(zhǔn)期的信號頻譜主成分來確定，用呼吸狀態(tài)下無線信號的最大帶寬作為高通濾波器的截止頻率；通過截止頻率為的高通濾波器過濾得到信號，信號集中在范圍以內(nèi)；預(yù)設(shè)閾值為：

上式中，表示時刻??濾波后校準(zhǔn)期信號的方差。