基于WiFi的室内入侵检测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安防领域，特别是指一种基于WiFi的室内入侵检测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着生活水平的逐步提高以及人们对安全意识的加强，室内入侵检测越来越被人 们重视。室内入侵检测可以自动检测发生在布放监测区域内的入侵行为，它是预防盗窃等 意外事件的重要方法，一旦发生突发事件，室内入侵检测系统能够及时的做出响应，以便可 以迅速采取应急措施。
[0003] 现有技术中的室内入侵检测方法采用摄像头或红外线进行室内入侵检测，其中， 采用摄像头的室内入侵检测方法具有视距限制、易遭破坏和容易泄漏隐私等缺点，而对于 采用红外线的室内入侵检测方法排布复杂、成本高，同时，上述的两种室内入侵检测系统都 有视觉四角，容易构成监控盲区。另外，现有技术中也有利用WiFi进行入侵检测的室内入 侵检测系统，但是数据源采用的是RSSI (接收信号强度）信号，RSSI信号数据量小（每次 采集到1个数值）、只能对较大的动作产生感应、包含信息低、检测精度低、误报率高。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种无死角、检测精度高、排布简单、成本低廉的 基于WiFi的室内入侵检测方法和装置。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
[0006] -种基于WiFi的室内入侵检测方法，包括：
[0007] 步骤1 :接收室内WiFi路由器发出的无线信号；
[0008] 步骤2 :从接收到的无线信号中提取出即时CSI信号；
[0009] 步骤3 :根据一定窗口时间内提取出的即时CSI信号，计算得到CSI模长矩阵；
[0010] 步骤4 :对得到的CSI模长矩阵进行运算，得到表征CSI波动程度的向量；
[0011] 步骤5 :根据得到的表征CSI波动程度的向量，判断当前的室内安全程度。
[0012] 进一步的，所述步骤4进一步为：
[0013] 对得到的CSI模长矩阵利用方差运算，得到表征CSI波动程度的方差向量。
[0014] 进一步的，所述步骤5进一步为：
[0015] 对相邻窗口时间内的两个方差向量，计算两者的比值，并与预先设定的临界值比 较，判断当前的室内安全程度。
[0016] -种基于WiFi的室内入侵检测装置，包括：
[0017] 采集模块：用于接收室内WiFi路由器发出的无线信号；
[0018] 提取模块：用于从接收到的无线信号中提取出即时CSI信号；
[0019] 计算模块：用于根据一定窗口时间内提取出的即时CSI信号，计算得到CSI模长矩 阵；
[0020] 运算模块：用于对得到的CSI模长矩阵进行运算，得到表征CSI波动程度的向量；
[0021] 判断模块：用于根据得到的表征CSI波动程度的向量，判断当前的室内安全程度。
[0022] 进一步的，所述运算模块，进一步用于：
[0023] 对得到的CSI模长矩阵利用方差运算，得到表征CSI波动程度的方差向量。
[0024] 进一步的，所述判断模块，进一步用于：
[0025] 对相邻窗口时间内的两个方差向量，计算两者的比值，并与预先设定的临界值比 较，判断当前的室内安全程度。
[0026] 本发明具有以下有益效果：
[0027] 本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法，从接收到的无线信号中提取出的即时 CSI信号比现有技术中采集的RSSI信号的误报率低，检测精度高。当室内处于无人状态时， WiFi路由器所发出的即时CSI信号不会产生较大的波动；而当室内出现入侵者时，由于运 动的人体会造成信号的散射，衰减以及能量的损失，会导致接收到的CSI信号出现明显的 波动。本发明采用的室内入侵检测方法只需要较为简单的接收WiFi信号并对其进行运算 的装置（例如一个CPU和网卡的小型电路板）即可实现，方便快捷，而现有技术中的安防设 备例如摄像头、红外感应和热传感器都需要专门的布置，安装复杂。与现有技术相比，本发 明具有无死角、检测精度高、排布简单、成本低廉的优点。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法的流程示意图；
[0029] 图2为本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法的相同状态下CSI信号与RSSI信 号的对比图；
[0030] 图3为本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法的室内处于无人状态时的CSI信 号的波形图；
[0031] 图4为本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法的室内有运动状态时的CSI信号 的波形图；
[0032] 图5为本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法中表征CSI稳定程度的I值与警 戒值的范围关系图；
[0033] 图6为本发明的基于WiFi的室内入侵检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0035] 一方面，本发明提供一种基于WiFi的室内入侵检测方法，如图1所示，包括：
[0036] 步骤1 :接收室内WiFi路由器发出的无线信号；
[0037] 本步骤中，可以采用安装在计算机内部的能够解析CSI信号的网卡，使该网卡置 于WiFi信号的范围内同时保证WiFi信号能够覆盖到需要检测的范围内，并接收WiFi路由 器发出的无线信号，对于本步骤中采用的wifi路由器，只要支持802. Iln或以上协议均可 满足本发明的要求。
[0038] 步骤2 :从接收到的无线信号中提取出即时CSI信号；
[0039] 本步骤中，CSI是Channel State Information (通道状态信息）的简称，是一种 用以表述通信链路信道属性的状态量，每次接收到的CSI信号可以为一组多维的复矩阵， 如30维的复矩阵。
[0040] 步骤3 :根据一定窗口时间内提取出的即时CSI信号，计算得到CSI模长矩阵；
[0041] 本步骤中，设定的窗口时间可以为1秒，进而得到CSI的复矩阵，同时，在提取程序 中将复数转换成为模长向量以方便处理，计算得到CSI模长矩阵能够反映信道传播的数据 状态，可以作为室内安全程度判断的有效参数。
[0042] 步骤4 :对得到的CSI模长矩阵进行运算，得到表征CSI波动程度的向量；
[0043] 本步骤中，CSI模长矩阵到能够表征CSI波动程度的向量的运算可以采用本领域 技术人员公知的多种数学运算方法，如方差、SVD分解等。
[0044] 步骤5 :根据得到的表征CSI波动程度的向量，判断当前的室内安全程度。
[0045] 本步骤中，当室内处于无人的状态时，该向量的变化趋于稳定，而当有人进入时， 由于CSI信号发生较大的波动，因此该向量也会出现变化。一旦系统检测到在某段时间内 向量出现连续的较大波动，就可以认为有入侵者闯入。
[0046] 本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法，从接收到的无线信号中提取出的即时 CSI信号比现有技术中采集的RSSI信号的误报率低，检测精度高。当室内处于无人状态时， WiFi路由器所发出的即时CSI信号不会产生较大的波动；而当室内出现入侵者时，由于运 动的人体会造成信号的散射，衰减以及能量的损失，会导致接收到的CSI信号出现明显的 波动。本发明采用的室内入侵检测方法只需要较为简单的接收WiFi信号并对其进行运算 的装置（例如一个CPU和网卡的小型电路板）即可实现，方便快捷，而现有技术中的安防设 备例如摄像头、红外感应和热传感器都需要专门的布置，安装复杂。与现有技术相比，本发 明具有无死角、检测精度高、排布简单、成本低廉的优点。
[0047] 本发明中，当入侵者进入之前，WiFi路由器在室内通过多径反射的信号可以被网 卡接收，信道状态保持稳定，信道状态信息也相对稳定，该信道状态信息是以矩阵的形式提 取的，其中的每一行就是一次信道状态信息的取值，而每一个矩阵则是一段时间内信道状 态信息的累计取值。当有入侵者进入时，由于入侵者的运动，导致wifi信号的多径反射路 径发生改变，信号强度也有一定的影响，CSI信号由于信道状态的变化而产生较大的波动， 因此，本发明可以根据得到的表征CSI波动程度的向量，判断当前室内是否有入侵者入侵。
[0048] 作为本发明的一种改进，步骤4进一步为：
[0049] 对得到的CSI模长矩阵利用方差运算，得到表征CSI波动程度的方差向量。
[0050] 本步骤中，可以对得到的CSI模长矩阵中的每一列进行方差运算，得到表征CSI波 动程度的方差向量，对于CSI模长矩阵的每一列进行方差运算为：
[0052] 其中，CSI模长矩阵中的元素 CSIniin描述了信号在每条传输路径上的衰弱因子，如 信号散射、环境衰弱和距离衰弱等信息；Var n为第η列的方差。
[0053] 本发明的基于WiFi的室内入侵检测方法能够实时运行着方差运算，检测到信号 的波动后方差算法能够从矩阵中计算出当前的波动情况，具体方法是计算出该矩阵的相对 方差数值，由前后两次的得到的矩阵计算出这两次数据的波动程度。当波动程度较大时，可 以认为当前环境产生了较大变化。因此系统就会发出警报完成报警。
[0054] 本发明中，步骤5进一步为：
[0055] 对相邻窗口时间内的两个方差向量，计算两者的比值，并与预先设定的临界值比 较，判断当前的室内安全程度。
[0056] 本步骤中，可以以t为时间窗口，取t与t+α相邻前后两次的方差向量，α为窗 口时间，计算得到前后两次方