一种基于WiFi节点装置的目标感知方法及系统

本发明属于射频感知，特别涉及一种基于wifi节点装置的目标感知方法及系统。

背景技术：

1、现有技术中，对于出现时间、位置不规律的目标，一般是通过部署摄像头来监测，后续再基于监测获得的视频或图像进行分析获得目标轨迹。

2、然而，摄像头只能识别视线范围内的物体，监测结果的可靠性较低；解释性的，当目标出现在被光线或障碍物遮挡的地方时，摄像头不能准确监测。另外，部署摄像头的成本较高，也存在侵犯用户隐私的风险。再有，当目标体积较小时，基于监测获得的视频或图像分析获得目标轨迹的工作也存在一定的挑战性；示例解释性的，如小型监控机器人、小型无人机以及小型生物等。

3、综上所述，亟需一种新的目标感知方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于wifi节点装置的目标感知方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，基于wifi节点装置的节点通信数据提取特征并感知目标，进而获得目标轨迹，能够提高目标感知可靠性和降低成本，且不存在侵犯用户隐私的风险。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供的一种基于wifi节点装置的目标感知方法，包括以下步骤：

4、基于wifi节点装置，获取待检测数据；其中，所述wifi节点装置包括一个用于发出wifi信号的发射端和多个用于分布式部署于各预设节点的接收端；所述待检测数据包括各预设节点的待检测数据，每个预设节点的待检测数据均包括基于预设节点的接收端接收的wifi信号提取获得的信道状态信息的幅值数据，以及添加于幅值数据结尾的预设节点物理层地址；

5、基于获取的待检测数据添加时间戳，并进行数据预处理和存在性检测，获得待检测目标经过的全部预设节点以及全部预设节点中各预设节点的时间戳；其中，所述数据预处理包括对待检测数据进行切割、离群点去除和滤波处理，进行切割时采用滑动窗口截取的方式；所述存在性检测包括基于预设节点的待检测数据计算每个滑动窗口截取的待检测数据的中位差，将计算获得的中位差与预设阈值进行比较，只要存在一个中位差大于预设阈值，则认为待检测目标经过预设节点；

6、基于获得的待检测目标经过的全部预设节点，获取全部预设节点中各预设节点的位置；

7、基于全部预设节点中各预设节点的位置以及各预设节点的时间戳，构建获得目标感知轨迹。

8、本发明方法的进一步改进在于，所述wifi节点装置中，每个接收端均包括：

9、接收器，用于接收发射端输出的wifi信号，并提取获得信道状态信息的幅值数据；

10、中继器，用于在信道状态信息的幅值数据结尾添加预设节点物理层地址并输出。

11、本发明方法的进一步改进在于，

12、所述发送端使用esp32单片机；其中，先初始化wifi，创建多个进程进行socket通信，再发送wifi信号；

13、所述接收器使用esp32单片机；其中，先初始化wifi和时钟，连接发送端的一个socket通信进程，接收wifi信号并提取信道状态信息的幅值数据。

14、本发明方法的进一步改进在于，所述进行切割时采用滑动窗口截取的方式中，

15、滑动窗口长度的计算表达式为，

16、lw＝fs×(l/s)；

17、式中，lw为滑动窗口长度；πs为数据采样率；l为检测范围；s为目标移动速度。

18、本发明方法的进一步改进在于，所述数据预处理中，离群点去除采用信号比对的方式，去除大于三倍信号方差的数据。

19、本发明方法的进一步改进在于，所述数据预处理中，滤波处理采用4阶巴特沃斯滤波器滤除信号高频噪声。

20、本发明方法的进一步改进在于，所述基于全部预设节点中各预设节点的位置以及各预设节点的时间戳，构建获得目标感知轨迹的步骤包括：

21、根据全部预设节点中各预设节点的位置以及各预设节点的时间戳，基于马尔可夫链矫正检测结果，构建获得目标感知轨迹。

22、本发明提供的一种基于wifi节点装置的目标感知系统，包括：

23、数据获取模块，用于基于wifi节点装置，获取待检测数据；其中，所述wifi节点装置包括一个用于发出wifi信号的发射端和多个用于分布式部署于各预设节点的接收端；所述待检测数据包括各预设节点的待检测数据，每个预设节点的待检测数据均包括基于预设节点的接收端接收的wifi信号提取获得的信道状态信息的幅值数据，以及添加于幅值数据结尾的预设节点物理层地址；

24、数据处理及检测模块，用于基于获取的待检测数据添加时间戳，并进行数据预处理和存在性检测，获得待检测目标经过的全部预设节点以及全部预设节点中各预设节点的时间戳；其中，所述数据预处理包括对待检测数据进行切割、离群点去除和滤波处理，进行切割时采用滑动窗口截取的方式；所述存在性检测包括基于预设节点的待检测数据计算每个滑动窗口截取的待检测数据的中位差，将计算获得的中位差与预设阈值进行比较，只要存在一个中位差大于预设阈值，则认为待检测目标经过预设节点；

25、节点位置获取模块，用于基于获得的待检测目标经过的全部预设节点，获取全部预设节点中各预设节点的位置；

26、轨迹构建模块，用于基于全部预设节点中各预设节点的位置以及各预设节点的时间戳，构建获得目标感知轨迹。

27、本发明系统的进一步改进在于，所述wifi节点装置中，每个接收端均包括：

28、接收器，用于接收发射端输出的wifi信号，并提取获得信道状态信息的幅值数据；

29、中继器，用于在信道状态信息的幅值数据结尾添加预设节点物理层地址并输出。

30、本发明系统的进一步改进在于，

31、所述发送端使用esp32单片机；其中，先初始化wifi，创建多个进程进行socket通信，再发送wifi信号；

32、所述接收器使用esp32单片机；其中，先初始化wifi和时钟，连接发送端的一个socket通信进程，接收wifi信号并提取信道状态信息的幅值数据。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、本发明提供的基于wifi节点装置的目标感知方法中，基于wifi节点装置并提取通信数据包作为数据源，通过分布式的部署多个接收端，从多个节点的数据包中提取特征进行目标感知，通过计算获得的中位差与预设阈值的比较获得目标经过的节点，最终获得目标轨迹；本发明可提高目标感知的可靠性且成本较低，通过广泛部署接收端可以广域且大范围地监测体积小至老鼠的目标，也不存在侵犯用户隐私的风险。

技术特征：

1.一种基于wifi节点装置的目标感知方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于wifi节点装置的目标感知方法，其特征在于，所述wifi节点装置中，每个接收端均包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于wifi节点装置的目标感知方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种基于wifi节点装置的目标感知方法，其特征在于，所述进行切割时采用滑动窗口截取的方式中，

5.根据权利要求1所述的一种基于wifi节点装置的目标感知方法，其特征在于，所述数据预处理中，离群点去除采用信号比对的方式，去除大于三倍信号方差的数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于wifi节点装置的目标感知方法，其特征在于，所述数据预处理中，滤波处理采用4阶巴特沃斯滤波器滤除信号高频噪声。

7.根据权利要求1所述的一种基于wifi节点装置的目标感知方法，其特征在于，所述基于全部预设节点中各预设节点的位置以及各预设节点的时间戳，构建获得目标感知轨迹的步骤包括：

8.一种基于wifi节点装置的目标感知系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的一种基于wifi节点装置的目标感知系统，其特征在于，所述wifi节点装置中，每个接收端均包括：

10.根据权利要求9所述的一种基于wifi节点装置的目标感知系统，其特征在于，

技术总结
本发明属于射频感知技术领域，公开了一种基于WiFi节点装置的目标感知方法及系统；所述目标感知方法包括：基于WiFi节点装置，获取待检测数据；基于获取的待检测数据添加时间戳，并进行数据预处理和存在性检测，获得待检测目标经过的全部预设节点以及全部预设节点中各预设节点的时间戳，并获取全部预设节点中各预设节点的位置；基于全部预设节点中各预设节点的位置以及各预设节点的时间戳，构建获得目标感知轨迹。本发明提供的技术方案，能够提高目标感知可靠性和降低成本，且不存在侵犯用户隐私的风险。

技术研发人员：邹祥,刘建伟,韩劲松,惠维,王志
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1