一种Wi-Fi感知的布局方法

本发明涉及wi-fi感知领域，更具体的说是一种wi-fi感知的布局方法，利用wi-fi信号进行室内感知。

背景技术：

1、无线通信技术被广泛用于室内感知，比如使用蓝牙的室内定位和使用lora技术的穿墙传感。最近，由于wi-fi设备的普及和wi-fi信号无处不在的覆盖，使用wi-fi信道状态信息的室内智能感知已经引起了广泛关注。wi-fi感知提供了一个低成本和非侵入性的人类传感解决方案。基于wi-fi的传感方法可以应用于广泛的应用，例如入侵检测安全和隐私，人机交互，智能家居，移动医疗保健，以及增强和虚拟现实。与传统的传感方法相比，wi-fi传感方法具有许多优势。传统的传感方法依赖于深度或红外摄像头以及预装在环境中的光传感器以及专用传感器，如用户佩戴的rfid、手套、运动传感器。而使用wi-fi感知的用户不需要通过使用wi-fi传感系统佩戴任何专用传感器。此外，与计算机视觉(cv)和基于声学的系统相比，wi-fi传感方法提供了更好的覆盖范围，并且可以与非视距(nlos)场景配合使用，因为rf信号可以穿透墙壁并穿过物理障碍物。

2、在wi-fi传感中，人类活动会导致csi的变化，因此可以推断出相应的人类活动。wi-fi传感的典型应用包括手势识别、室内定位、生命体征监测。之前关于基于wi-fi的无线传感的工作是基于菲涅尔区模型的，这意味着wi-fi发射器和接收器被分开放置。然而，基于菲涅尔区模型的wi-fi传感有三个关键的限制。一个限制是缺乏精确的速度测量。由于相邻菲涅尔区的范围不等，速度测量需要知道物体的位置。第二个限制是，wi-fi设备需要分别放置在有限的室内空间和指定位置，这可能会大大限制wi-fi传感的实际应用场景，第三个限制是感知盲区存在于收发设备的直连路径上。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种新型wi-fi感知的布局方法，通过将wi-fi的接收天线和发射天线组合在一起，形成特殊的信道状态信息感知模型，解决了相邻菲涅尔区间距不等问题，以及收发天线分开放置导致的实际应用中不方便。接收天线和发送天线之间的信号直连路径通过插入隔离元件的方法被衰减，从而达到增加感知距离的功能。

2、实现本发明目的所采用的具体技术方案是：

3、一种wi-fi感知的布局方法，包括下述步骤：

4、将一对wi-fi设备的接收天线和发射天线放置于同一平面上，从而形成信道状态信息的同心圆感知模型；

5、将接收天线和发送天线之间的信号直连路径通过插入信号隔离单元的方式被隔离，从而增加感知距离；

6、所述wi-fi设备是路由器或者是安装在电脑上无线的无线网卡即利用wi-fi信号进行通讯的设备；

7、所述放置于同一平面是指发送天线与接收天线相对距离至多10cm；

8、所述信号隔离元件的作用在于衰减直连信号，其材料为金属板或金属膜即对电磁场具有隔离作用的元件。

9、所述同心圆感知模型，其wifi感知信号信道状态信息比可以由：

10、1)

11、化简为

12、2)

13、其中d1，d2是接收天线1和接收天线2与发送天线间的距离，h1，h2是接收天线1和接收天线2接收到的信道状态信息，a1，a2是接收天线1和接收天线2接收到的信号衰减强度，λ是wifi信号的波长，f是通讯信道的频率。可以近似为复常数。表达式(2)能够看作是对项的线性分式变换，这种变换不会改变相位与d的线性关系。因此，利用这个线性关系能够根据其相位变化求解出被测目标速度。

14、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提出了一种新型wi-fi感知的布局方法，该方法能够有效解决在wi-fi感知应用中接收机天线和发送机天线分开放置的不便性。本发明有效解决了相邻菲涅尔区间距不等导致的目标速度与其多普勒频率不是线性相关的问题。

技术特征：

1.一种wi-fi感知的布局方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种wi-fi感知的布局方法，其特征在于，所述同心圆感知模型，其wifi感知信号的信道状态信息比由：

技术总结
本发明公开了一种Wi‑Fi感知的布局方法，通过按照特定的布局方法摆放收发设备，能够达到精准测量室内环境中运动物体或人体速度的功能。本发明能够有效解决在Wi‑Fi感知应用中接收机天线和发送机天线分开放置的不便性；并有效解决了相邻菲涅尔区间距不等导致的目标速度与其多普勒频率不是线性相关的问题。

技术研发人员：石春琦,谢旺东,黄磊磊,刘博晓,张润曦
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15