一种基于rfid的多目标被动式室内活动识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线活动识别领域，设及一种多目标活动识别方法，具体设及一种基 于RFID的多目标被动式室内活动识别方法。
【背景技术】
[0002] 现在很多应用场景中，特别是室内场景，活动识别技术变得尤为重要。活动识别技 术可W为医疗照顾、优化管理、智能家居、健康追踪等提供最基础的设施条件。传统的活动 识别方法一般就是通过摄像头、雷达，或者给被检测者佩戴传感器等硬件设备。运些方法都 存在或大或小的缺陷：基于摄像机的方法受光照的影响最明显，而且摄像机对人的隐私保 护存在着严重的威胁;就雷达来说，60GHz的雷达低成本解决方案操作范围只有有限的几十 厘米;基于可穿戴传感器的方法一个最大的缺陷就是"必须穿戴"，运势必就会为被服务者 带来很多不必要的麻烦。
[0003] 目前RFID被动式标签因为其廉价(一个5~10美分)的特性受到广大研究团队的青 睐，很多研究团队用RFID技术来做目标的定位和追踪。RFID (Radio Frequency Identification)技术，指的是无限射频识别技术。
[0004] 现在绝大部分活动识别方法中，一般都是被动式单目标的活动识别，很少有人做 被动式多目标的活动识别。原因主要有两点:在检测区域无法实现对多目标的活动识别;精 度太差，无法精确估计完成多目标的活动识别。
[0005] 综上，现有的被动式活动识别方法普遍存在W下缺陷：1)在监测区域不能实现多 目标的活动识别;2)设备不廉价;3)精度不能满足人们需求。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种基于RFID 的多目标被动式室内活动识别方法，该方法能够在所监控区域准确的进行多目标的活动估 计W及识别，对环境的动态适应性较好，且经济成本低。
[0007] 为了实现上述任务，本发明采用W下技术方案：
[000引一种基于RFID的多目标被动式室内活动识别方法，包括W下步骤：
[0009] 步骤一，在监测区域中部署多个RFID被动式标签，构成被动式标签阵列，然后部 署一对RFID读写器；
[0010] 步骤二，在监测区域中放入活动式目标，获取并保存活动式目标在监测区域活动 时的离线指纹信息，离线指纹信息包括目标所处的区域、目标的活动类型、被影响的标签 ID、被影响的标签的相位信息W及被影响程度；
[0011] 步骤S，当待检测目标进入监测中活动时，获取每个RFID读写器对应的被影响标 签的集合，根据被影响标签的集合确定多个被影响标签子区域，进而确定待检测目标数据， 从而得到每个待检测目标对应的在线指纹信息，在线指纹信息包括待检测目标影响的标签 ID和运些被影响的标签的相位信息；
[0012] 步骤四，利用离线指纹信息和在线指纹信息，通过匹配计算得到待检测目标的活 动类型。
[0013] 进一步地，步骤二的具体过程包括：
[0014] 步骤2.1，部署的两个RFID同时发送射频信号，每个RFID读写器的天线阵列测量并 记录所有被动式标签返回的在监测区域中没有目标时的相位信息；
[0015] 步骤2.2,将监测区域划分为多个大小相同的正方形区域，利用一个活动式目标在 每一个正方形区域进行不同的活动，获取每个RFID读写器接收到的所有被动式标签的相位 f目息；
[0016] 步骤2.3，将步骤2.1获得的相位信息和步骤2.2获得的相位信息进行比较，分别得 到活动式目标在每个正方形区域中进行不同活动时影响的标签;将目标所处的区域、目标 的活动类型、被影响的标签ID、被影响的标签的相位信息W及被影响程度作为离线指纹信 息存储于服务器数据库中。
[0017] 进一步地，步骤=的具体过程包括：
[0018] 步骤3.1，当一个W上的待检测目标进入监测区域活动时，两个RFID读写器的天线 阵列分别读取所有标签的相位信息，将相位信息存储于数据库服务器中；
[0019] 步骤3.2,两个RFID读写器发出的射频信号通过不同的路径到达每个标签，会得到 两个路径信息集合:集合一是第一个RFID读写器到所有标签的相位信息，集合二是第二个 RFID读写器到所有标签的相位信息，利用动态时间规整算法DTW并考虑到噪声对标签的相 位信息变化产生的影响，将集合一和集合二中的标签的相位信息分别与监测区域中没有目 标时的标签相位信息进行比较，得到两个被影响标签的集合；
[0020] 步骤3.3,对于每一个RFID读写器，与其对应的被影响标签的集合中有多个被影响 标签的子区域，根据两个RFID读写器反馈的被影响标签子区域的重叠情况，计算待检测目 标的目标数目；针对每个待检测目标，与其对应的被影响标签ID和运些标签的相位信息构 成该待检测目标的在线指纹信息。
[0021] 进一步地，步骤四中所述的匹配计算的方法包括：
[0022] 记步骤二为离线阶段，步骤S为在线阶段，则待检测目标活动匹配的计算公式如 下：
[0023]
[0024]
[0025]
[00%] 在上面S个公式中：
[0027] Rfinger表示在线指纹信息，Ffinger表示离线指纹信息，Nsame表示在线阶段和每一组 离线阶段中相同被影响的标签数目，NA为天线数目，Nrf为离线指纹信息数目；
[0028] A表示相同被影响标签在位置匹配过程中的权重；
[0029] Dis(Rfinger，Ffinger)表示在线指纹信息与一组离线阶段指纹信息在所有相同被影 响标签的相位信息上的综合差异；
[0030] DTWu表示相同被影响标签i在第j个天线上相位信息上的差别；
[0031] NLlaEk表示离线阶段和在线阶段中相同天线信号不全的被影响标签数量，即两种 情况:情况一，离线阶段标签Label为被影响标签，在线阶段标签Label无法被天线阵列采集 到该标签的相关信息;情况二，离线阶段标签Label无法被天线阵列采集到该标签的相关信 息，在线阶段标签Label为被影响标签；
[0032] NAiack表示天线信号不全的权重；
[0033] Scoretarget表示针对每个待检测目标，分别计算此待检测目标对应的在线指纹和 所有离线指纹的Score (Rfinger ,Ffinger)值，得到最大Score (Rfinger ,Ffinger)值对应的离线指 纹，则该离线指纹中的目标活动类型即为所求目标活动类型。
[0034] 进一步地，在步骤2.3中，判定是否为被影响标签的方法包括：
[0035] 记用于存储相位信息的的文件有两个:Da(i)和De(i)，则两个相位信息的差异值 为：
[0036]
[0037] 上式中，L为相位信息文件中值的个数；
[0038] 假设C为上一时刻用于判断标签相位信息是否被活动式目标影响的阔值，DTWnew表 示当前时刻判断标签相位信息是否被活动式目标影响的阔值，3表示阔值偏差，则计算当前 时刻阔值与前一时刻阔值之差A :
[0039] A =DTWnew-C
[0040] 使用当前时刻阔值更新C和3 :，得到：
[0041] 1 = (1-0.125) ?1+0.125 ? DTWnew
[0042] 6=:(1-0.25). 0 + 0.25. |A
[0043] 化简上两式，得出：
[0044] 1 = 1+0.125 ? A
[0045] 0 = 0十〇.25.(|么|-巧
[0046] 从而最新阔值为：
[0047] n 二 4 + 4d.
[004引如果测得标签在监测区域中有活动式目标和没有活动式目标时的相位信息差异 值DTWa,e大于阔值化，则认为此标签为被影响标签。
[0049] 本发明与现有技术相比具有W下技术特点：
[0050] 1、本发明的活动识别方法仅需要少量廉价的RFID被动式标签就可W对多个未知 目标进行活动识别，即所需经济成本低，突破了传统意义上使用昂贵设备才能实现多目标 的活动识别。
[0051] 2、本发明的活动识别方法将人对相位信息的扰动作为指纹信息。
[0052] 3、本发明采用选择性匹配策略，若当前在线指纹与某离线指纹没有相同被影响标 签，则无需匹配，很大程度上降低了时间复杂度。
[0053] 4、本发明巧妙利用RFID读写器和标签在通信过程中目标的遮挡造成的信号无法 接收的情况，而不是想尽办法避免运种情况，具有普适性和实用性。
[0054] 5、本发明的活动识别方法对环境的动态适应性非常好，因此能够很好的适应应用 场景的动态变化，本活动识别方法具有一定的普适性。
【附图说明】
[0055] 图1是人对相位信息扰动说明图；<