基于WiFi的室内人体活动检测方法和系统与流程

本发明涉及人体活动检测技术领域，特别是涉及基于wifi的室内人体活动检测方法和系统。

背景技术：

目前，随着科学技术的发展及人们生活水平的提高，智能家居理念与虚拟现实技术得到了迅速的发展。如人们可以室内通过特定手势操控智能设备，通过肢体行为模拟操作实现更佳的游戏体验与人机互动。同时，人们对生活监控技术也提出了新的要求，通过检测人们的坐姿睡姿，是否吸烟等异常行为反映人们身体状况的健康监测系统；能够在老人或者幼儿发生跌落或摔倒前及时做出提示并通知医护人员与家人的生活预警系统等。

目前实现人体活动检测的方法主要有热释电红外线技术、基于摄像头的图像识别算法。其中，热释电红外线技术是指当人体进入传感器探测区域或在区域内活动时，传感器会接收到人体发射的红外线信号从无到有或强弱的变化过程，从而能触发相应的“人体进入”控制信号，完成人体“进入区域”的侦测，但是，若人体在探测区域内静止，所发射的红外信号保持恒定，无法触发控制信号，传感器会错误发出“人体离开”控制信号，同时，需要安装多个传感器或摄像头对家庭全部区域进行检测，其成本高。

基于摄像头的图像识别算法主要使用图像采集设备(如ip摄像机)采集到的区域内的视频流数据，利用图像识别算法检测出跌倒等人体姿态。需要安装多个传感器或摄像头对家庭全部区域进行检测，其成本高，而且利用图像识别人体姿态，技术复杂，实现难度高，且准确率低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述成本高、检测精度低的问题，提供一种成本低、能够精准检测室内人体活动的基于wifi的室内人体活动检测方法和系统。

一种基于wifi的室内人体活动检测方法，包括：

接收多个具有唯一区域标识的wifi设备发送的wifi信息；

分别获取所述wifi设备的所述区域标识，并建立所述区域标识与所述wifi信息的一一对应关系；

同一时刻分别从多个所述wifi信息中依次对应提取多个信道状态信息；

根据多组对应关联的所述信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。

在其中一个实施例中，所述人体活动信息包括存在信息、姿态信息和位置信息。

在其中一个实施例中，所述根据多个所述信道状态信息获取人体活动信息，包括：

分别根据多个所述信道状态信息依次获取多个存在信息；

分析处理所述多个存在信息，获取目标存在信息。

在其中一个实施例中，所述根据多个所述信道状态信息获取人体活动信息，包括：

分别根据多所述信道状态信息依次获取多个姿态信息；

分析处理所述多姿态信息，获取目标姿态信息。

在其中一个实施例中，所述根据多个所述信道状态信息获取人体活动信息，包括：

分别根据多所述信道状态信息依次获取多个第一位置信息；

根据多个第一人位置信息以及多个与所述信道状态信息对应的区域标识获取多个第二位置信息；

分析处理所述多个第二人体位置标识，获取目标位置信息。

通过上述基于wifi的室内人体活动检测方法，能够接收多个具有唯一区域标识的wifi设备发送的wifi信息，能够在同一时刻分别从多个所述wifi信息中依次对应提取多个信道状态信息；根据多组对应关联的所述信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。上述方法利用智能家居场景中普遍存在的wifi设备和家庭网关、无需增加额外的传感器，即可完成人体活动的检测，根据多组对应关联的所述信道状态信息、区域标识获取人体活动信息，提高了人体活动检测的实时性和精准度。

此外，还提供一种基于wifi的室内人体活动检测系统，包括：

多个具有唯一区域标识的wifi设备，用于发射wifi信号；

家庭网关，与多个所述wifi设备进行无线网络通讯，用于接收所述wifi信号和识别获取所述wifi设备的区域标识，并建立所述区域标识与所述wifi信息的一一对应关系；

提取装置，用于在同一时刻分别从多个所述wifi信号中依次对应提取多个信道状态信息；

运行处理装置，用于根据多组对应关联的信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。

在其中一个实施例中，所述人体活动信息包括存在信息、姿态信息和位置信息。

在其中一个实施例中，所述运行处理装置包括第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块；

所述第一处理模块用于分别根据多个所述信道状态信息依次获取多个存在信息，并对多个所述存在信息进行分析处理获取目标存在信息；

所述第二处理模块用于分别根据多个所述信道状态信息依次获取多个姿态信息，并对多个所述姿态信息进行分析处理获取目标姿态信息；

所述第三处理模块用于分别根据多所述信道状态信息依次获取多个第一位置信息；并根据多个第一人位置信息以及多个与所述信道状态信息对应的区域标识获取多个第二位置信息，

分析处理所述多个第二人体位置标识，获取目标位置信息。

在其中一个实施例中，还包括显示装置，与所述运行处理装置连接，用于显示所述人体活动信息。

在其中一个实施例中，所述wifi设备包括与所述家庭网关进行wifi通信的智能家居和汇聚物联网终端的汇聚装置。

附图说明

图1为一个实施例中基于wifi的室内人体活动检测方法的流程图；

图2为一个实施例中基于wifi的室内人体活动检测系统的结构框图；

图3为另一个实施例中基于wifi的室内人体活动检测系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一个实施例中基于wifi的室内人体活动检测方法的流程图。本发明实施例还提供一种基于wifi的室内人体活动检测方法，包括以下步骤：

步骤s102：接收多个具有唯一区域标识的wifi设备发送的wifi信息。

室内设置有多个wifi设备，使wifi信号可覆盖全部室内空间范围。wifi设备的发射角度为360度，任意两个wifi设备间的空间范围均会被wifi信号覆盖，多个wifi设备能够对室内的任意角落的人体活动进行检测。

具体地，wifi设备包括与家庭网关进行wifi通信的智能家居(智能空调、电视等)和汇聚物联网终端的汇聚装置。其中，物联网终端可以为智能开关、温度传感器等，其物联网终端与汇聚装置之间通过zigbee链路进行通信。

家庭网关作为与无线网通信的连接中心枢纽，能够接收到家庭范围内所有wifi设备的wifi信号。

步骤s104：分别获取所述wifi设备的所述区域标识，并建立所述区域标识与所述wifi信息的一一对应关系。

每个wifi设备都具有唯一区域标识，区域标识是标识wifi设备所在区域的唯一性标识，区域可以是一个房间；也可以是一个房间的一部分；也可以是多个房间。家庭网关接收wifi信息的同时，并获取发射该wifi信息的wifi设别的区域标识，并建立区域标识与wifi信息的一一对应关系。

步骤s106：同一时刻分别从多个所述wifi信息中依次对应提取多个信道状态信息。

提取装置在同一时刻分别从多个所述wifi信号中依次对应提取多个信道状态信息(channelstateinformation，csi)。支持ieee802.11标准使用正交频分服用调制技术(如802.11a/g/n)的wifi设备，将信号通过多个正交的子载波进行传送，在每个子载波上传送的信号都附带有其幅度和相位信息，称之为信道状态信息csi。在同一时刻多个子载波的幅度和相位信息构成这一时刻的csi数据矩阵，这一csi数据矩阵刻画了这一时刻的无线链路细粒度的时间和频谱结构。

由于有多个wifi设备，每个wifi设备发射一个wifi信号，一个wifi信息对应一个信道状态信息。也即，提取装置可以在同一时刻分别从多个所述wifi信号中依次对应提取多个信道状态信息。

步骤s108：根据多组对应关联的所述信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。

运行处理装置根据多组对应关联的信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。由于在存在wifi信号的传输链路中，人体活动活动会对wifi信号造成扰动，而这一扰动会造成各子载波的csi数据矩阵的变化。运行处理装置能够根据csi数据矩阵的变化获取人体活动信息。

具体地，人体活动信息包括存在信息、姿态信息和位置信息。其中，存在信息包括人体移动信息和人体静止信息；姿态信息包括坐、立、卧、躺等信息；位置信息为当前人体所在的位置信息。

由于csi数据矩阵包含了同一时刻多个子载波的幅度和相位信息，人体的各类活动所造成的数据变化有较高的差异性和可辨识度。运行处理装置能够根据获取的多组对应关联的信道状态信息、区域标识能够完成wifi信号覆盖范围内：是否有人、人体的姿态、人体所处位置的检测。

进一步地，所述根据多个所述信道状态信息获取人体活动信息，包括：

分别根据多个所述信道状态信息依次获取多个存在信息；分析处理所述多个存在信息，获取目标存在信息。其中，存在信息包括人体移动信息和人体静止信息。

若室内设有n个wifi设备，对第一wifi设备发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第一个存在信息。

对于获取的信道状态信息数据，采用hampel滤除异常观测值。根据信道状态信息数据的方差，通过轻量级的运动指示器粗略判断是否存在移动个体，若存在，则分别计算信道状态信息幅度和相位的相关系数矩阵，并提取各自的最大特征值，组成二维特征用于推断移动人体的存在，即可获取第一个存在信息中的人体移动信息。

对于人体静止信息的获取，可以利用呼吸这一性质，首先过滤信道状态信息测量值以去除与呼吸频率无关的信号成分，接着采用正弦呼吸模型对过滤后的信道状态信息序列进行拟合，估计信号主频率。若估计获取的主频率属于正常人体呼吸的频率范围，则表明存在静止的人体，否则，不存在静止的人体。因此可以获取即可获取第一个存在信息中的人体静止信息。

如此循环，对第n个wifi设备发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第n个存在信息。n个存在信息构成第一数据结果，分析处理第一数据结果，获取准确性更高的目标存在信息。也即，通过对第一数据结果进行分析处理可以获取室内是否有人活动的目标存在信息。

进一步地，所述根据多个所述信道状态信息获取人体活动信息，包括：

分别根据多所述信道状态信息依次获取多个姿态信息；分析处理所述多姿态信息，获取目标姿态信息。

若室内设有n个wifi设备，对第一wifi设备发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第一个姿态信息。

由于静态人体不会引起wifi信号的时域变化，可采用基于局部异常因子的异常检测算法检测人体运动并分离出相应异常模式。异常模式包括各种人体运动如步行、起立和跌倒，可采用单类支持向量机对异常模式特征进一步进行分类获取第一个姿态信息。

如此循环，对第n个wifi设备发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第n个姿态信息n个姿态信息构成第二数据结果，并分析处理第二数据结果，获取准确性更高的目标姿态信息。也即，通过对第二数据结果进行分析处理可以获取室内人体活动的目标姿态信息。

进一步地，所述根据多个所述信道状态信息获取人体活动信息，包括：

分别根据多所述信道状态信息依次获取多个第一位置信息；根据多个第一人位置信息以及多个与所述信道状态信息对应的区域标识获取多个第二位置信息；分析处理所述多个第二人体位置标识，获取目标位置信息。

若室内设有n个wifi设备，对第一wifi设备发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第一个第一位置信息。

通过监控信道状态信息的特征模式偏移识别人体活动位置。其监控算法包括训练和使用两个阶段。在训练阶段，对人体在不同位置链路时的信道状态信息进行采集，然后将各个位置的信道状态信息自相关系数存储在数据库中；在使用阶段，采用概率算法将检测到的信道状态信息与数据库中的记录进行匹配，从而获取第一个第一位置信息。

如此循环，对第n个wifi设备发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第n个第一位置信息。其中，n个第一位置信息构成第三数据结果。同时，在第三数据结果的基础上，结合wifi设备的区域标识，获取n个第二位置信息。其中，第一个第一位置信息结合第一wifi设备的区域标识，即可获取第一个第二位置信息，如此循环，第n个第一位置信息结合第n个wifi设备的区域标识，即可获取第n个第二位置信息。n个第二位置信息构成第四数据结果，并分析处理第四数据结果，获取准确性更高的目标位置信息。也即，通过对第四数据结果进行分析处理可以获取室内人体活动的目标位置信息。

通过上述基于wifi的室内人体活动检测方法，家庭网关能够接收多个具有唯一区域标识的wifi设备发送的wifi信息，能够在同一时刻分别从多个所述wifi信息中依次对应提取多个信道状态信息；根据多组对应关联的所述信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。上述方法利用智能家居场景中普遍存在的wifi设备和家庭网关、无需增加额外的传感器，即可完成人体活动的检测，根据多组对应关联的所述信道状态信息、区域标识获取人体活动信息，提高了人体活动检测的实时性和精准度。

图3为基于wifi的室内人体活动检测系统的结构框图。在一个实施例中，基于wifi的室内人体活动检测系统包括多个具有唯一区域标识的wifi设备310、家庭网关320、提取装置330以及运行处理装置340。其中，wifi设备310用于发射wifi信号，每个wifi设备310具有唯一区域标识信息，区域标识信息为该wifi设备310所在区域的位置信息。家庭网关320，与多个所述wifi设备310进行无线网络通讯，用于接收所述wifi信号和识别获取所述wifi设备310的区域标识，并建立所述区域标识与所述wifi信息的一一对应关系。提取装置330，用于在同一时刻分别从多个所述wifi信号中依次对应提取多个信道状态信息。运行处理装置340，用于根据多组对应关联的信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。

上述基于wifi的室内人体活动检测系统，以家庭网关320作为wifi信号的接收器；以多个具有唯一区域标识的wifi设备310作为wifi信号的发射器，利用智能家居场景中普遍存在的wifi设备310和家庭网关320、无需增加额外的传感器，即可完成人体活动的检测。同时，运行处理装置340根据多组对应关联的信道状态信息、区域标识能够获取人体活动信息，提高了人体活动检测的实时性和精准度。

在一个实施例中，室内设置有多个wifi设备310，使wifi信号可覆盖全部室内空间范围。每个wifi设备310都具有唯一区域标识，区域标识是标识wifi设备310所在区域的唯一性标识，区域可以是一个房间；也可以是一个房间的一部分；也可以是多个房间。wifi设备310的发射角度为360度，任意两个wifi设备310间的空间范围均会被wifi信号覆盖，多个wifi设备310能够对室内的任意角落的人体活动进行检测。

具体地，wifi设备310包括与家庭网关320进行wifi通信的智能家居(智能空调、电视等)和汇聚物联网终端的汇聚装置。其中，物联网终端可以为智能开关、温度传感器等，其物联网终端与汇聚装置之间通过zigbee链路进行通信。

在一个实施例中，家庭网关320作为与无线网通信的连接中心枢纽，能够接收到家庭范围内所有wifi设备310的wifi信号。同时，家庭网关320还可识别获取wifi设备310的区域标识，并建立所述区域标识与所述wifi信息的一一对应关系。家庭网关320也是一台计算设备，能够执行家庭网关320所能执行的业务功能即可。

在一个实施例中，提取装置330能够在同一时刻分别从多个所述wifi信号中依次对应提取多个信道状态信息(channelstateinformation，csi)。支持ieee802.11标准使用正交频分服用调制技术(如802.11a/g/n)的wifi设备310，将信号通过多个正交的子载波进行传送，在每个子载波上传送的信号都附带有其幅度和相位信息，称之为信道状态信息csi。在同一时刻多个子载波的幅度和相位信息构成这一时刻的csi数据矩阵，这一csi数据矩阵刻画了这一时刻的无线链路细粒度的时间和频谱结构。

提取装置330能够提取wifi信号中的信道状态信息。由于有多个wifi设备310，每个wifi设备310发射一个wifi信号，一个wifi信息对应一个信道状态信息。也即，提取装置330能够在同一时刻分别从多个所述wifi信号中依次对应提取多个信道状态信息。

提取装置330可以是家庭网关320的一个子系统，也可以是独立的计算设备，其中，计算设备是指具备计算能力的设备，比如手机、小米盒子、机顶盒等。

运行处理装置340能够根据多组对应关联的信道状态信息、区域标识获取人体活动信息。由于在存在wifi信号的传输链路中，人体活动活动会对wifi信号造成扰动，而这一扰动会造成各子载波的csi数据矩阵的变化。运行处理装置340能够根据csi数据矩阵的变化获取人体活动信息。

具体地，人体活动信息包括存在信息、姿态信息和位置信息。其中，存在信息包括人体移动信息和人体静止信息；姿态信息包括坐、立、卧、躺等信息；位置信息为当前人体所在的位置信息。

由于csi数据矩阵包含了同一时刻多个子载波的幅度和相位信息，人体的各类活动所造成的数据变化有较高的差异性和可辨识度。运行处理装置340能够根据获取的多组对应关联的信道状态信息、区域标识能够完成wifi信号覆盖范围内：是否有人、人体的姿态、人体所处位置的检测。

运行处理装置340可以是家庭网关320的一个子系统；也可以是独立的计算设备，其中，计算设备是指具备计算能力的设备，比如手机、小米盒子、机顶盒等；还可以为云端系统中的一个子系统。

在一个实施例中，运行处理装置340包括第一处理模块341、第二处理模块342和第三处理模块343。

进一步地，第一处理模块341用于分别根据多个所述信道状态信息依次获取多个存在信息，并对多个存在信息进行分析处理获取目标存在信息。若室内设有n个wifi设备310，第一处理模块341对第一wifi设备310发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第一个存在信息。如此循环，第一处理模块341对第n个wifi设备310发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第n个存在信息。n个存在信息构成第一数据结果，第一处理模块341分析处理第一数据结果，获取准确性更高的目标存在信息。也即，通过对第一数据结果进行分析处理可以获取室内是否有人活动的目标存在信息。

第二处理模块342用于分别根据多个所述信道状态信息依次获取多个姿态信息，并对多个所述姿态信息进行分析处理获取目标姿态信息。若室内设有n个wifi设备310，第二处理模块342对第一wifi设备310发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第一个姿态信息。如此循环，第一处理模块341对第n个wifi设备310发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第n个姿态信息n个姿态信息构成第二数据结果，第二处理模块342分析处理第二数据结果，获取准确性更高的目标姿态信息。也即，通过对第二数据结果进行分析处理可以获取室内人体活动的目标姿态信息。

第三处理模块343用于分别根据多所述信道状态信息依次获取多个第一位置信息；并根据多个第一人位置信息以及多个与所述信道状态信息对应的区域标识获取多个第二位置信息，同时分析处理所述多个第二人体位置标识，获取目标位置信息。

若室内设有n个wifi设备310，第三处理模块343对第一wifi设备310发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第一个第一位置信息。如此循环，第三处理模块343对第n个wifi设备310发射的wifi信号的信道状态信息进行计算，获取第n个第一位置信息。其中，n个第一位置信息构成第三数据结果。同时，第三处理模块343在第三数据结果的基础上，结合wifi设备310的区域标识，获取n个第二位置信息。其中，第一个第一位置信息结合第一wifi设备310的区域标识，即可获取第一个第二位置信息，如此循环，第n个第一位置信息结合第n个wifi设备310的区域标识，即可获取第n个第二位置信息。n个第二位置信息构成第四数据结果，第三处理模块343分析处理第四数据结果，获取准确性更高的目标位置信息。也即，通过对第四数据结果进行分析处理可以获取室内人体活动的目标位置信息。

在一个实施例中，参考图3，基于wifi的室内人体活动检测系统还包括显示装置350，与所述运行处理装置340连接，用于显示所述人体活动信息。运行处理装置340将获取的目标存在信息、目标姿态信息以及目标位置信息传输至所述显示装置350进行显示，提高用户的体验度。其中，显示装置可以为手机、计算机或其他可进行显示的显示装置。

上述基于wifi的室内人体活动检测系统，以家庭网关作为wifi信号的接收器；以多个具有唯一区域标识的wifi设备作为wifi信号的发射器，利用智能家居场景中普遍存在的wifi设备和家庭网关、无需增加额外的传感器，即可完成人体活动的检测。同时，运行处理装置根据多组对应关联的信道状态信息、区域标识能够获取人体活动信息，提高了人体活动检测的实时性和精准度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。