网状网络中的运动检测的制作方法
本申请要求2018年5月1日提交的美国申请15/968,290的优先权，美国申请15/968,290要求2017年12月6日提交的美国临时申请62/595,270的权益，这两者的标题均为“motiondetectioninmeshnetworks”，其内容通过引用而并入于此。
背景技术：
以下描述涉及网状网络中的运动检测。
运动检测系统已被用于检测例如房间或室外区域中的物体的移动。在一些示例性运动检测系统中，使用红外或光学传感器来检测传感器的视野中的物体的移动。运动检测系统已被用于安全系统、自动化控制系统以及其它类型的系统中。
附图说明
图1是示出示例性无线通信系统的图。
图2a和2b是示出在无线通信装置之间通信的示例性无线信号的图。
图3是示例性无线网状网络的图。
图4是示出用于基于信道信息来检测空间中的物体的运动的示例性处理的流程图。
图5是示出用于检测网状网络中的运动的示例性处理的流程图。
具体实施方式
在这里描述的一些方面中，可以使用来自(例如，通过无线网状网络)在空间中通信的多个无线通信装置的信息来检测空间中的运动。例如，可以分析在无线通信网络中的各装置处接收到的无线信号，以确定网络中的(介于网络中的相应装置对之间的)不同通信链路的信道信息。信道信息可以表示应用于穿过空间的无线信号的传递函数，并且可被称为传递函数分量。在一些实例中，信道信息包括信道状态信息。信道状态信息可以是指通信链路的已知信道特性，并且可以描述无线信号如何从发送器传播到接收器，从而表示例如发送器和接收器之间的空间内的散射、衰落和功率衰减的组合效应。在一些实例中，信道信息包括波束形成状态信息。波束形成(或空间滤波)可以是指在多天线(多输入/多输出(mimo))无线电系统中使用以进行定向信号发送或接收的信号处理技术。波束形成可以通过以特定角度的信号经历相长干涉、而其它信号经历相消干涉的这样一种方式组合天线阵列中的元件来实现。可以在发送端和接收端这两者处使用波束形成，以实现空间选择性。在一些情况(例如，ieee802.11ac标准)下，发送器使用波束形成导向矩阵。波束形成矩阵可以包括天线阵列应当如何使用其各单独的天线元件来选择发送用的空间路径的数学描述。虽然这里关于信道状态信息描述了某些方面，但是在所描述的方面中也可以使用波束形成状态信息或波束形成导向矩阵状态。
然后可以(例如，通过网络中的集线器装置或可通信地耦接至网络的远程装置)分析各通信链路的信道信息，以检测空间中是否发生了运动、确定所检测到的运动的相对位置或两者兼有。在一些实现中，无线通信网络包括无线网状网络。无线网状网络可以是指分散型无线网络，其节点(装置)以点对点的方式直接通信而不使用中心接入点、基站或网络控制器。无线网状网络可以包括网状客户端、网状路由器或网状网关。在一些实例中，无线网状网络是基于ieee802.11s标准，该ieee802.11s标准通过引用而并入于此。在一些实例中，无线网状网络是基于wi-fi自组织或其它专有技术。
在一些实现中，可以通过神经网络来分析相应通信链路的信道信息，以检测运动或确定所检测到的运动的位置。例如，网络的用户可以通过随着该用户行走通过空间从网络的装置收集信道信息来训练神经网络。信道信息可以根据用户当前是否正在移动、根据用户的位置或以其它方式进行标记。可以通过神经网络来分析经标记的信道信息，以训练神经网络基于未标记的信道信息来检测物体的运动、运动的类别(例如，人类的运动与宠物的运动)或所检测到的运动的位置。
在一些实现中，在第一时间点以及此后的后续时间点获得通信系统中的各装置对的相应链路的信道信息(也称为传递函数分量)。在一些实现中，利用在各时间段处获得的信道信息生成传递函数矩阵(例如，传递函数矩阵的时间序列)，其中各传递函数矩阵包括传递函数分量的子集(例如，与特定时间点或时间帧相关联的子集)。可以通过分析通信系统的随时间(例如，时间序列中的不同时间点)的传递函数矩阵的信道信息来检测运动。
在一些实例中，本发明的方面可以提供一个或多个优点。例如，可以基于无线信号来检测运动，而无需装置之间的视线。可以使用现有的无线通信装置和网络来检测运动。另外，可以使用神经网络来检测运动，该神经网络可以以高效的方式分析无线信号的方面。在其它方面中，随时间对系统的分析(例如，对时间序列的分析)可以判断物体是否正在更靠近系统中的特定装置移动，并且还可以判断移动物体的大小及其创建的模式。
图1示出示例性无线通信系统100。示例性无线通信系统100包括三个无线通信装置——第一无线通信装置102a、第二无线通信装置102b和第三无线通信装置102c。示例性无线通信系统100可以包括附加的无线通信装置和其它组件(例如，附加的无线通信装置、一个或多个网络服务器、网络路由器、网络交换机、线缆或其它通信链路等)。
示例性无线通信装置102a、102b、102c可以例如根据无线网络标准或其它类型的无线通信协议而在无线网络中进行操作。例如，无线网络可被配置为作为无线局域网(wlan)、个人局域网(pan)、城域网(man)、或其它类型的无线网络而进行操作。wlan的示例包括被配置为根据ieee所开发的802.11标准家族中的一个或多个标准等而进行操作的网络(例如，wi-fi网络)等。pan的示例包括根据短距离通信标准(例如，
在一些实现中，无线通信装置102a、102b、102c可被配置为例如根据蜂窝网络标准而在蜂窝网络中进行通信。蜂窝网络的示例包括根据如下标准进行配置的网络：诸如全球移动系统(gsm)和gsm演进的增强数据率(edge)或egprs等的2g标准；诸如码分多址(cdma)、宽带码分多址(wcdma)、通用移动电信系统(umts)和时分同步码分多址(td-scdma)等的3g标准；诸如长期演进(lte)和高级lte(lte-a)等的4g标准；等等。
在图1所示的示例中，无线通信装置102a、102b、102c可以是或者可以包括标准无线网络组件。例如，无线通信装置102a、102b、102c可以是商业可用的wi-fi接入点或其它类型的无线接入点(wap)，该wap进行如这里所述的作为指令(例如，软件或固件)嵌入在wap的调制解调器上的一个或多个操作。在一些情况下，无线通信装置102a、102b、102c可以是诸如商业可用的网状网络系统(例如，googlewifi)等的无线网状网络的节点。在一些情况下，可以使用其它类型的标准或传统的wi-fi发送器装置。无线通信装置102a、102b、102c可以在没有wi-fi组件的情况下实现；例如，可以使用其它类型的标准或非标准的无线通信来进行运动检测。在一些情况下，无线通信装置102a、102b、102c可以是专用运动检测系统，或者无线通信装置102a、102b、102c可以是专用运动检测系统的一部分。例如，专用运动检测系统可以包括集线器装置以及(作为远程传感器装置的)一个或多个信标装置，并且无线通信装置102a、102b、102c可以是运动检测系统中的集线器装置或信标装置。
如图1所示，示例性无线通信装置102c包括调制解调器112、处理器114、存储器116和电源单元118；无线通信系统100中的无线通信装置102a、102b、102c中的任意无线通信装置可以包括相同的、附加的或不同的组件，并且这些组件可被配置为如图1所示或者以其它方式进行操作。在一些实现中，无线通信装置的调制解调器112、处理器114、存储器116和电源单元118一起容纳在共同的壳体或其它组装件中。在一些实现中，无线通信装置的一个或多个组件可被单独容纳在例如单独的壳体或其它组装件中。
示例性调制解调器112可以通信(接收、发送或两者兼有)无线信号。例如，调制解调器112可被配置为通信根据无线通信标准(例如，wi-fi或蓝牙)进行格式化的射频(rf)信号。调制解调器112可被实现为图1所示的示例性无线网络调制解调器112，或者可以以其它方式(例如，利用其它类型的组件或子系统)实现。在一些实现中，示例性调制解调器112包括无线电子系统和基带子系统。在一些情况下，基带子系统和无线电子系统可以在共同的芯片或芯片组上实现，或者它们可以在卡或其它类型的组装装置中实现。基带子系统可以例如通过引线、引脚、配线或其它类型的连接件而耦接至无线电子系统。
在一些情况下，调制解调器112中的无线电子系统可以包括射频电路以及一个或多个天线。射频电路可以例如包括用于对模拟信号进行滤波、放大或以其它方式进行调节的电路、用于将基带信号上变频为rf信号的电路、用于将rf信号下变频为基带信号的电路等。这样的电路可以例如包括滤波器、放大器、混频器、本地振荡器等。无线电子系统可被配置为在无线通信信道上通信射频无线信号。作为示例，无线电子系统可以包括无线电芯片、rf前端和一个或多个天线。无线电子系统可以包括附加或不同的组件。在一些实现中，无线电子系统可以是或包括来自传统调制解调器(例如，来自wi-fi调制解调器、微微基站调制解调器等)的无线电电子器件(例如，rf前端、无线电芯片或类似组件)。在一些实现中，天线包括多个天线。
在一些情况下，调制解调器112中的基带子系统可以例如包括被配置为处理数字基带数据的数字电子器件。作为示例，基带子系统可以包括基带芯片。基带子系统可以包括附加或不同的组件。在一些情况下，基带子系统可以包括数字信号处理器(dsp)装置或其它类型的处理器装置。在一些情况下，基带系统包括数字处理逻辑，以操作无线电子系统、通过无线电子系统来通信无线网络业务、基于通过无线电子系统接收的运动检测信号来检测运动、或者进行其它类型的处理。例如，基带子系统可以包括一个或多个芯片、芯片组、或其它类型的装置，其中这些装置被配置为对信号进行编码并将编码信号传送至无线电子系统以供发送、或者(例如，通过根据无线通信标准对信号进行解码、通过根据运动检测处理来处理信号、或以其它方式)识别和分析在来自无线电子系统的信号中编码的数据。
在一些实例中，示例性调制解调器112中的无线电子系统从基带子系统接收基带信号，将基带信号上变频为射频(rf)信号，并且(例如，通过天线)无线地发送射频信号。在一些实例中，示例性调制解调器112中的无线电子系统(例如，通过天线)无线地接收射频信号，将射频信号下变频为基带信号，并将基带信号发送至基带子系统。在无线电子系统和基带子系统之间交换的信号可以是数字信号或模拟信号。在一些示例中，基带子系统包括转换电路(例如，数模转换器、模数转换器)，并与无线电子系统交换模拟信号。在一些示例中，无线电子系统包括转换电路(例如，数模转换器、模数转换器)，并与基带子系统交换数字信号。
在一些情况下，示例性调制解调器112的基带子系统可以在一个或多个网络业务信道上经由无线电子系统在无线通信网络中通信无线网络业务(例如，数据包)。调制解调器112的基带子系统还可以在专用无线通信信道上通过无线电子系统来发送或接收(或两者兼有)信号(例如，运动探测信号或运动检测信号)。在一些实例中，基带子系统例如生成用于发送的运动探测信号，以探测运动所用的空间。在一些实现中，运动探测信号包括标准信令或通信帧，通信帧包括信道探测(例如，用于根据ieee802.11ac-2013标准进行波束形成的信道探测，其中该ieee802.11ac-2013标准通过引用而并入于此)中所使用的标准导频信号。在一些情况下，运动探测信号包括网络中的所有装置已知的参考信号。在一些实例中，基带子系统例如处理所接收到的运动检测信号(基于发送通过空间的运动探测信号的信号)，以检测空间中的物体的运动。例如，基带子系统可以分析标准信令协议的方面(例如，用于根据ieee802.11ac-2013标准(诸如基于所生成的导向或其它矩阵等)进行波束形成的信道探测)，以检测作为空间中的运动的结果的信道变化。
示例性处理器114可以例如执行指令，以基于数据输入来生成输出数据。指令可以包括存储器中所存储的程序、代码、脚本或其它类型的数据。另外或可选地，指令可被编码为预编程或可重新编程的逻辑电路、逻辑门或其它类型的硬件或固件组件。处理器114可以是或包括通用微处理器，作为专用协处理器或其它类型的数据处理设备。在一些情况下，处理器114进行无线通信装置102c的高级操作。例如，处理器114可被配置为执行或解释存储器116中所存储的软件、脚本、程序、功能、可执行指令或其它指令。在一些实现中，处理器114可被包括在调制解调器112中。
示例性存储器116可以包括计算机可读存储介质，例如易失性存储器装置、非易失性存储器装置或这两者。存储器116可以包括一个或多个只读存储器装置、随机存取存储器装置、缓冲存储器装置、或这些的组合和其它类型的存储器装置。在一些实例中，存储器的一个或多个组件可以与无线通信装置102c的其它组件集成或以其它方式相关联。存储器116可以存储处理器114可执行的指令。例如，指令可以包括用于诸如通过图4的示例性处理400或图5的示例性处理500中的一个或多个操作等分析信道信息以检测空间中的物体的运动的指令。
示例性电源单元118向无线通信装置102c的其它组件提供电力。例如，其它组件可以基于由电源单元118通过电压总线或其它连接提供的电力来进行操作。在一些实现中，电源单元118包括电池或电池系统，例如可再充电电池。在一些实现中，电源单元118包括适配器(例如，ac适配器)，其中该适配器接收(来自外部源的)外部电力信号并将该外部电力信号转换为被调节用于无线通信装置102c的组件的内部电力信号。电源单元118可以包括其它组件或者以其它方式进行操作。
在图1所示的示例中，无线通信装置102a、102b(例如，根据无线网络标准、运动检测协议、或以其它方式来)发送无线信号。例如，无线通信装置102a、102b可以广播无线运动探测信号(例如，如上所述)，或者无线通信装置102a、102b可以发送寻址到其它装置(例如，用户设备、客户端装置、服务器等)的无线信号，并且其它装置(未示出)以及无线通信装置102c可以接收无线通信装置102a、102b所发送的无线信号。在一些情况下，无线通信装置102a、102b所发送的无线信号例如根据无线通信标准或以其它方式周期性地重复。
在所示的示例中，无线通信装置102c处理来自无线通信装置102a、102b的无线信号，以检测无线信号所接入的空间中的物体的运动、确定所检测到的运动的位置或者两者兼有。例如，无线通信装置102c可以进行以下关于图4～5所述的示例性处理、或者用于检测运动或确定所检测到的运动的位置的其它类型的处理的一个或多个操作。无线信号所接入的空间可以是室内或室外空间，其可以包括例如完全或部分封闭的一个或多个区域、没有封闭的开放区域等。该空间可以是或可以包括房间的内部、多个房间或建筑物等。在一些情况下，例如，可以修改无线通信系统100，使得无线通信装置102c可以发送无线信号，并且无线通信装置102a、102b可以处理来自无线通信装置102c的无线信号以检测运动或确定所检测到的运动的位置。在该示例中，发送无线信号的通信装置102c可被称为源装置，接收并处理无线信号的通信装置102a、102b可被称为传感器装置。
用于运动检测的无线信号可以包括例如信标信号(例如，蓝牙信标、wi-fi信标、其它无线信标信号)、导频信号(例如，用于信道探测的导频信号，诸如波束形成应用中所使用的导频信号)或根据无线网络标准为了其它目的而生成的其它标准信号、或者为了运动检测或其它目的而生成的非标准信号(例如，随机信号、参考信号等)。在一些示例中，无线信号在与移动物体相互作用之前或之后传播通过物体(例如，壁)，这可以使得能够在移动物体与发送或接收硬件之间没有光学视线的情况下检测到移动物体的移动。基于接收信号，第三无线通信装置102c可以生成运动检测数据。在一些实例中，第三无线通信装置102c可以将运动检测数据通信至其它装置或系统(诸如安全系统等)，其中该其它装置或系统可以包括用于监视诸如房间、建筑物、室外区域等的空间内的移动的控制中心。
在一些实现中，无线通信装置102a、102b可被修改为根据无线网络业务信号来在单独的无线通信信道(例如，频率信道或编码信道)上发送运动探测信号(例如，如上所述)。例如，第三无线通信装置102c可以知道应用于运动探测信号的有效载荷的调制以及有效载荷中的数据的类型或数据结构，这可以减少第三无线通信装置102c针对运动感测而进行的处理量。头部例如可以包括附加信息，诸如通信系统100中的其它装置是否检测到运动的指示、调制类型的指示、发送信号的装置的标识等。
在图1所示的示例中，无线通信系统100是在相应的无线通信装置102各自之间具有无线通信链路的无线网状网络。在所示的示例中，第三无线通信装置102c和第一无线通信装置102a之间的无线通信链路可以用于探测第一运动检测场110a，第三无线通信装置102c和第二无线通信装置102b之间的无线通信链路可以用于探测第二运动检测场110b，并且第一无线通信装置102a和第二无线通信装置102b之间的无线通信链路可以用于探测第三运动检测场110c。在一些实例中，各无线通信装置102通过对基于由该无线通信装置102发送通过该装置所接入的运动检测场110的无线信号的接收信号进行处理来检测运动检测场110中的运动。例如，当图1所示的人106在第一运动检测场110a和第三运动检测场110c中移动时，无线通信装置102可以根据其所接收到的基于发送通过相应运动检测场110的无线信号的信号来检测运动。例如，第一无线通信装置102a可以检测人在这两个运动检测场110a、110c中的运动，第二无线通信装置102b可以检测人106在运动检测场110c中的运动，并且第三无线通信装置102c可以检测人106在运动检测场110a中的运动。
在一些实例中，运动检测场110可以包括例如空气、固体材料、液体或无线电磁信号可以传播通过的其它介质。在图1所示的示例中，第一运动检测场110a在第一无线通信装置102a和第三无线通信装置102c之间提供无线通信信道，第二运动检测场110b在第二无线通信装置102b和第三无线通信装置102c之间提供无线通信信道，并且第三运动检测场110c在第一无线通信装置102a和第二无线通信装置102b之间提供无线通信信道。在操作的一些方面中，使用在(与网络业务所用的无线通信信道分开或共享的)无线通信信道上发送的无线信号来检测空间中的物体的移动。物体可以是任何类型的静态或可移动物体，并且可以是有生命的或无生命的。例如，物体可以是人类(例如，图1所示的人106)、动物、无机物体、或其它装置、设备或组装件、用于限定空间的全部或部分边界的物体(例如，壁、门、窗等)、或其它类型的物体。在一些实现中，可以分析来自无线通信装置的运动信息以确定所检测到的运动的位置。例如，如以下进一步所述，无线通信装置102其中之一(或可通信地耦接至装置102的其它装置)可以判断为所检测到的运动在特定无线通信装置附近。
图2a和2b是示出在无线通信装置204a、204b、204c之间通信的示例性无线信号的图。无线通信装置204a、204b、204c可以是例如图1所示的无线通信装置102a、102b、102c、或其它类型的无线通信装置。示例性无线通信装置204a、204b、204c将无线信号发送通过空间200。示例性空间200可以在该空间200的一个或多个边界处完全或部分地封闭或开放。空间200可以是或可以包括房间的内部、多个房间、建筑物、室内区域或室外区域等。在所示的示例中，第一壁202a、第二壁202b和第三壁202c使空间200至少部分地封闭。
在图2a和2b所示的示例中，第一无线通信装置204a可操作地重复地(例如，周期性地，间歇性地，以预定、非预定或随机的间隔等)发送无线运动探测信号。第二无线通信装置204b和第三无线通信装置204c可操作地接收基于无线通信装置204a所发送的运动探测信号的信号。运动探测信号可以如上所述格式化。例如，在一些实现中，运动探测信号包括标准信令或通信帧，这些通信帧包括信道探测(例如，用于根据ieee802.11ac-2013标准进行波束形成的信道探测，其中该ieee802.11ac-2013标准通过引用而并入于此)中所使用的标准导频信号。无线通信装置204b、204c各自具有被配置为处理接收到的运动检测信号以检测空间200中的物体的运动的调制解调器、处理器或其它组件。
如图所示，物体处于图2a中的第一位置214a，并且物体已经移动到图2b中的第二位置214b。在图2a和2b中，空间200中的移动物体被表示为人类，但是移动物体也可以是其它类型的物体。例如，移动物体可以是动物、无机物体(例如，系统、装置、设备或组装件)、用于限定空间200的全部或部分边界的物体(例如，壁、门、窗等)、或其它类型的物体。
如图2a和2b所示，用虚线示出从第一无线通信装置204a发送的无线信号的多个示例性路径。沿着第一信号路径216，无线信号从第一无线通信装置204a发送并且被第一壁202a反射朝向第二无线通信装置204b。沿着第二信号路径218，无线信号从第一无线通信装置204a发送并且被第二壁202b和第一壁202a反射朝向第三无线通信装置204c。沿着第三信号路径220，无线信号从第一无线通信装置204a发送并且被第二壁202b反射朝向第三无线通信装置204c。沿着第四信号路径222，无线信号从第一无线通信装置204a发送并且被第三壁202c反射朝向第二无线通信装置204b。
在图2a中，沿着第五信号路径224a，无线信号从第一无线通信装置204a发送并且被第一位置214a处的物体反射朝向第三无线通信装置204c。在图2a和图2b之间，物体的表面从空间200中的第一位置214a移动到第二位置214b(例如，远离第一位置214a一定距离)。在图2b中，沿着第六信号路径224b，无线信号从第一无线通信装置204a发送并且被第二位置214b处的物体反射朝向第三无线通信装置204c。由于物体从第一位置214a移动至第二位置214b，因此图2b中所描绘的第六信号路径224b比图2a中所描绘的第五信号路径224a长。在一些示例中，由于空间中的物体的移动，因此可以添加、移除或以其它方式修改信号路径。
图2a和2b所示的示例性无线信号可以通过其各自的路径经历衰减、频移、相移或其它影响，并且可以具有在其它方向上例如传播通过壁202a、202b和202c的部分。在一些示例中，无线信号是射频(rf)信号。无线信号可以包括其它类型的信号。
在图2a和2b所示的示例中，第一无线通信装置204a可以重复发送无线信号。特别地，图2a示出在第一时间从第一无线通信装置204a发送无线信号，并且图2b示出在稍后的第二时间从第一无线通信装置204a发送相同无线信号。发送信号可以连续地、周期性地、在随机的时刻或间歇的时刻等、或者通过它们的组合进行发送。发送信号可以在频率带宽中具有多个频率分量。发送信号可以以全向方式、以定向方式或以其它方式从第一无线通信装置204a发送。在所示的示例中，无线信号穿过空间200中的多个相应路径，并且沿各路径的信号可能由于路径损耗、散射或反射等而变得衰减，并且可能具有相位偏移或频率偏移。
如图2a和2b所示，来自各种路径216、218、220、222、224a和224b的信号在第三无线通信装置204c和第二无线通信装置204b处组合以形成接收信号。由于空间200中的多个路径对发送信号的影响，因此空间200可被表示为输入发送信号并且输出接收信号的传递函数(例如，滤波器)。当物体在空间200中移动时，对信号路径中的信号产生影响的衰减或相位偏移可能改变，因此空间200的传递函数可能改变。在假设从第一无线通信装置204a发送相同的无线信号的情况下，如果空间200的传递函数改变，则该传递函数的输出(即接收信号)也将改变。接收信号的改变可用于检测物体的移动。
在数学上，可以根据式(1)来描述从第一无线通信装置204a发送的发送信号f(t)：
其中，ωn表示发送信号的第n个频率分量的频率，cn表示第n个频率分量的复系数，以及t表示时间。在从第一无线通信装置204a发送了发送信号f(t)的情况下，可以根据式(2)来描述来自路径k的输出信号rk(t)：
其中，αn,k表示针对沿路径k的第n个频率分量的衰减因子(或信道响应；例如，由于散射、反射和路径损耗引起)，以及φn,k表示针对沿路径k的第n个频率分量的信号的相位。然后，无线通信装置处的接收信号r可被描述为来自到该无线通信装置的所有路径的所有输出信号rk(t)的总和，即如式(3)所示：
将式(2)代入式(3)得到下式(4)：
然后，可以分析无线通信装置处的接收信号r。可以例如使用快速傅立叶变换(fft)或其它类型的算法来将无线通信装置处的接收信号r变换到频域。变换后的信号可以将接收信号r表示为一系列n个复值，其中(n个频率ωn的)相应频率分量各自对应一个复值。对于发送信号的第n个频率分量的频率ωn，复值yn可被表示为下式(5)：
针对给定频率分量ωn的复值yn指示该频率分量ωn处的接收信号的相对幅度和相位偏移。当物体在空间中移动时，复值yn由于空间的信道响应αn,k的改变而改变。因此，信道响应(以及因此复值yn)中所检测到的改变可以指示通信信道内的物体的移动。因此，在一些实现中，可以分析针对无线网状网络中的多个装置中的各装置的复值yn，以检测在发送信号f(t)所穿过的空间中是否发生了运动。
图3是示例性无线网状网络300的图。示例性无线网状网络300包括通过不同无线通信链路304彼此通信的多个无线通信装置302。在一些情况下，无线通信装置302可以使用射频(rf)信号(例如，wi-fi信号)进行通信。在所示的示例中，无线网状网络300包括计算机302a、打印机302b、恒温器302c、无线路由器302d、冰箱302e和移动装置302f。无线网状网络300可以包括与图3所示相比更多、更少或不同类型的无线通信装置302。如图3所示，某些无线通信装置302可以与相对靠近它们的其它无线通信装置302形成通信链路。
在所示的示例中，可以针对相应的无线通信装置302的对之间的各通信链路计算根据上式(5)的yn的值。然后可以分析网络300中的不同链路的值，以检测由装置302发送的无线信号所穿过的空间中是否发生了运动。例如，在一些实现中，可以将yn的值编译为矩阵：
其中
可以针对不同时间点生成矩阵(6)(“快照”)，并且可以分析矩阵随时间的改变，以检测空间中是否发生了运动。例如，yn的一个快照与另一快照之间的差可以表示为
δyn(t)＝yn(t)-yn(t-τ)(7)
其中τ表示快照之间的时间差。可以分析基于式(7)的δy的函数(即，f(δy))以检测是否发生了运动。例如，可以计算和分析δyn(t)随着频率的平均值
然后可以分析矩阵以判断物体是正在更靠近装置1还是正在更靠近装置2移动(通过学习这两种情况来判断)。例如，如果与装置2相比、装置1报告大得多的检测到的信道变化，则指定装置可以判断为物体正在更靠近装置2移动。类似地，如果与装置2相比、装置1报告小得多的检测到的信道变化，则指定装置可以判断为物体正在更靠近装置1移动。还可以确定这两个状态(靠近一个装置与靠近另一个装置)之间的状态。例如，如果对于两个无线装置来说检测到的信道变化大致相同，则指定装置可以判读为检测到的运动发生在两个装置之间的“中间区域”中。
在一些情况下，由于网络300的装置之间的通信延迟或其它延迟，矩阵(6)的元素可能不与彼此相同的时间相关联。例如，在一些情况下，矩阵(6)的元素是基于彼此在约1～2秒内的快照。
在一些实现中，矩阵(6)可以由网络300的装置302分析。例如，无线通信装置302中的一个无线通信装置可被指定为“集线器”装置，该“集线器”装置获得各种通信链路的值
图4是示出用于基于信道信息来检测空间中的物体的运动的示例性处理400的流程图。处理400的操作可以由耦接至为空间服务的无线网络的装置的一个或多个处理器进行。例如，示例性处理400中的操作可以由图1中的示例性无线通信装置102的处理器子系统114进行，以随时间识别系统100中的不同通信链路的信道信息中的模式并检测空间中是否发生了运动。示例性处理400可以由其它类型的装置进行。示例性处理400可以包括附加的或不同的操作，并且这些操作可以按所示的顺序或其它顺序进行。在一些情况下，图4所示的操作中的一个或多个操作被实现为包括多个操作、子处理或其它类型的例程的处理。在一些情况下，操作可以组合、以其它顺序进行、并行进行、迭代或以其它方式重复或者以其它方式进行。
在402处，在网络的不同无线通信装置处接收发送通过空间的无线信号。例如，参考图3所示的示例，一个或多个装置302所发送的无线信号在网状网络300的其它装置302处接收到。无线信号可以是射频(rf)信号，并且可以包括用于判断空间中是否发生了运动的参考或信标信号。在一些情况下，无线信号根据标准(例如，802.11wi-fi标准)进行格式化。无线信号可以以其它方式格式化。
在404处，基于在402处接收到的无线信号，针对网络中的各无线通信链路获得信道信息。信道信息可以基于402处接收到的无线信号来计算。例如，针对网络中的各链路的信道信息可以是根据上式(5)的值yn。信道信息可以由网络的各个无线通信装置计算，或者可以由其它装置确定。例如，参考图3所示的示例，针对各链路的信道信息可以在各相应装置302处计算，然后通过网络306发送到服务器308。在一些实现中，将针对各相应链路的信道信息编译成矩阵表示，诸如以上矩阵(6)中所示的矩阵表示等。可以针对一时间段内的不同时间的“快照”编译信道信息。例如，可以针对在不同时间点获得的信道信息编译以上矩阵(6)。例如，可以针对第一时间点生成矩阵yn(t)，可以针对第二时间点生成矩阵yn(t+1)，依此类推，其可被累积地称为传递函数矩阵的时间序列。
在406处，分析404中获得的信道信息，以检测网络所服务的空间中是否发生了运动。该分析可以包括比较一时间段内的信道信息的快照。例如，如以上关于式(7)所述，可以确定相邻时间点的信号之间的差(δyn(t))。在一些实现中，如上所述，可以使用基于比较的函数(f(δy)，例如平均值、标准偏差等)来分析信道信息。
在一些实例中，还分析404处获得的信道信息以确定在406处所检测到的运动的相对位置。例如，可以如以上关于式(8)所述地分析矩阵表示，以确定所检测到的运动相对于网络中的各种无线通信装置的位置。在一些实例中，可以基于对信道信息的分析来确定运动的类别。例如，该分析可以判断为人类正在空间中移动，或者可以判断为狗正在空间中移动(或两者兼有)。
在一些实现中，在406处可以使用神经网络来分析信道信息。例如，(卷积或全连接)神经网络可以使用经标记的信道信息进行训练，并且一旦经过训练，新计算出的信道信息就可被输入到神经网络，以提供用于指示空间中是否发生了运动的输出。例如，在一些实例中，经标记的信道信息集可用于训练包括卷积神经网络的神经网络系统。经标记的信道信息可以包括与以上矩阵(6)类似的矩阵，并且还可以包括与矩阵相关联的时间段内在空间中是否发生了运动的指示。信道信息可以基于对信道信息进行的分析、基于在学习阶段期间收集到的信息(例如，用户行走通过空间并提供移动指示，如此系统可以学习运动状态和相关信道信息)、或者基于其它分析，而标记有这种指示。
一旦经过训练，神经网络系统就可以用于基于未标记的信道信息来检测空间中是否发生了运动。未标记的信道信息可以按照与经标记的信道信息相同的方式格式化，但没有是否发生了运动的指示。神经网络系统可以使用在训练处理期间编程的节点来处理未标记的信道信息，以提供包括空间中是否发生了运动(或发生运动的位置)的指示的输出。神经网络系统可以包括卷积神经网络系统、全连接神经网络系统或这两者。
在一些实现中，训练神经网络系统包括对神经网络系统的节点进行参数化。例如，神经网络系统可以根据成本函数最小化运算来确定系统中的各节点的权重和偏置。权重可以基于经标记的信道信息来确定。然后，层中的各节点可以根据所确定的权重来对其输入(例如，未标记的信道信息)进行加权和偏置。例如，节点可以根据下式来提供输出
其中，ai+1是指节点的输出，b是指节点提供的偏置，wi,j是指应用于来自前一层节点的输出ai,j的权重。要最小化的成本函数可以包括：
其中，xi是针对层l的神经元j的第i个经标记的输入。式(10.a)是sigmoid激活的成本函数，并且式(10.b)是soft-max激活的成本函数。在式(10.b)中，大括号定义节点的输出是否与理论输出相匹配的二进制结果，匹配的结果提供输出一(1)，否则提供输出零(0)。成本函数c可以使用下降梯度方法来最小化。例如，下降梯度可以是
以及
其中，σ(z)表示sigmoid函数或修正线性单元(relu)：
relu(x)＝max(0，x)(13.b)
在一些实例中，权重可以在基于下降梯度的训练的迭代后被初始化为具有正态分布。在一些实现中，经标记的输入数据由神经网络训练器608处理，以基于当前的权重集来确定输出值。然后可以将地面真值(groundtruth)与输出值一起使用，以反向传播误差并根据上式计算下降梯度。
在一些实现中，神经网络系统包括卷积神经网络，该卷积神经网络包括多个层。例如，神经网络系统可以包括多个卷积层、至少一个卷积层之后的最大池化层、最大池化层之后的扁平层、以及扁平层之后的多个密集(全连接)层。作为一个示例，神经网络系统可以配置有两个卷积层、两个卷积层之后的最大池化层、最大池化层之后的第三卷积层、第三卷积层之后的扁平层、以及四个密集层。
图5是示出用于检测网状网络中的运动的示例性处理500的流程图。处理500的操作可以由耦接至为空间服务的无线网络的装置的一个或多个处理器进行。例如，示例性处理500中的操作可以由图1中的示例性无线通信装置102的处理器子系统114进行，以随时间识别系统100中的不同通信链路的信道信息中的模式并检测空间中是否发生了运动。示例性处理500可以由其它类型的装置进行。示例性处理500可以包括附加的或不同的操作，并且这些操作可以按所示的顺序或其它顺序进行。在一些情况下，图5所示的操作中的一个或多个操作被实现为包括多个操作、子处理或其它类型的例程的处理。在一些情况下，操作可以组合、以其它顺序进行、并行进行、迭代或以其它方式重复或者以其它方式进行。
在502处，针对网状网络(例如，无线通信系统100)中的各装置对获得传递函数分量(例如，yn)。例如，参考图3，可以基于各装置302对之间通信通过空间的无线信号来获得该装置对的传递函数分量。例如，传递函数分量是从装置对之间通信的无线信号304(诸如从302a到302c、从302c到302a发送的无线信号等)获得的。特定装置对之间的这些传递函数分量在矩阵(6)中可以表示为yna,b和ynb,a。
在504处，生成传递函数矩阵的时间序列。例如，矩阵(6)示出某个时间点的示例性传递函数矩阵，例如矩阵yn(t)。可以在其它时间点生成其它矩阵，例如矩阵yn(t+1)。在一些情况下，各传递函数矩阵包括传递函数分量的相应子集。传递函数分量的子集可以包括针对时间序列中的某个传递函数矩阵所获得的传递函数分量。例如，矩阵yn(t)可以具有不同于矩阵yn(t+1)的传递函数分量。在一些情况下，各传递函数矩阵中的各矩阵位置表示相应装置对中的一个装置对之间的无线链路。例如，矩阵(6)中的各条目表示两个装置302之间的无线链路。在一些情况下，各传递函数矩阵是m×m矩阵，并且网状网络包括m个无线装置。
在506处，通过一个或多个处理器的操作，基于传递函数矩阵的时间序列来检测空间中的物体的运动。例如，可以基于在不同时间点生成的矩阵(例如，矩阵yn(t)和yn(t+1))来检测运动。在一些情况下，检测运动包括通过神经网络的操作来处理传递函数矩阵的时间序列。在一些实例中，检测运动包括检测时间序列内的一个或多个矩阵位置处的传递函数分量的改变。
在一些实现中，检测运动可以包括如关于图4的步骤406所描述的分析。例如，在506处，可以分析502中获得的传递函数分量，以检测网络所服务的空间中是否发生了运动。该分析可以包括比较一时间段内的传递函数分量的快照。例如，如以上关于式(7)所述，可以确定相邻时间点的传递函数分量之间的差(δyn(t))。在一些实现中，如上所述，可以使用基于比较的函数(f(δy)，例如平均值、标准偏差等)来分析传递函数分量。
在一些实例中，还分析502处获得的传递函数分量以确定在506处所测到的运动的相对位置。例如，可以如以上关于式(8)所述地分析矩阵表示，以确定所检测到的运动相对于网络中的各种无线通信装置的位置。在一些实例中，可以基于对信道信息的分析来确定运动的类别。例如，该分析可以判断为人类正在空间中移动，或者可以判断为狗正在空间中移动(或两者兼有)。另外，如关于图4的步骤406进一步描述的，用于检测运动的图5的示例性处理500可以在神经网络中实现。
本说明书中所描述的一些主题和操作可以在数字电子电路中、或者在计算机软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中所公开的结构及其结构等同物、或者结构中的一个或多个的组合。本说明书中所描述的一些主题可以被实现为一个或多个计算机程序(即计算机程序指令的一个或多个模块)，编码在计算机可读存储介质上以供数据处理设备执行或用于控制数据处理设备的操作。计算机可读存储介质可以是计算机可读存储装置、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或装置、或者它们中的一个或多个的组合，或者可被包括在其中。此外，虽然计算机可读存储介质不是传播信号，但是计算机可读存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机可读存储介质也可以是一个或多个单独的物理组件或介质(例如，多个cd、盘或其它存储装置)，或者被包括在其中。计算机可读存储介质可以包括多个计算机可读存储装置。计算机可读存储装置可以位于一处(指令存储在单个存储装置中)，或者位于不同位置中(例如，指令存储在分布式位置中)。
本说明书中所描述的一些操作可以被实现为数据处理设备对存储器中(例如，一个或多个计算机可读存储装置上)所存储的或者从其它源接收到的数据所进行的操作。术语“数据处理设备”包含用于处理数据的所有种类的设备、装置和机器，举例而言包括可编程处理器、计算机、片上系统或者前述的多个或组合。设备可以包括专用逻辑电路，例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)。除硬件以外，设备还可以包括为所考虑的计算机程序创建执行环境的代码，例如用于构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。在一些实例中，数据处理设备包括一组处理器。该组处理器可以位于同一处(例如，多个处理器在同一计算装置中)，或者位于彼此不同的位置中(例如，多个处理器在分布式计算装置中)。用于存储数据处理设备所执行的数据的存储器可以与数据处理设备位于一处(例如，计算装置执行同一计算装置的存储器中所存储的指令)，或者与数据处理设备位于不同的位置中(例如，客户端装置执行服务器装置上所存储的指令)。
计算机程序(也已知为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以包括编译语言或解释语言、声明语言或过程语言等的任何形式的编程语言来编写，并且其可以以任何形式进行部署，包括被部署为独立程序或者被部署为模块、组件、子例程、对象或者适合在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以但不必与文件系统中的文件相对应。程序可以存储在文件的一部分中，其中该文件将其它程序或数据(例如，标记语言文件中所存储的一个或多个脚本)保存在专用于程序的单个文件中、或者保存在多个协调文件(例如，用于存储一个或多个模块、子程序或代码的一部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上、或者在位于一个站点处或跨多个站点分布并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。
本说明书中所描述的处理和逻辑流中的一些可以利用一个或多个可编程处理器来进行，其中这些一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来进行动作。这些处理和逻辑流还可以由专用逻辑电路进行并且设备也可被实现为专用逻辑电路，其中所述专用逻辑电路例如是fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)。
举例而言，适合执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两者、以及任何种类的数字计算机中的处理器。一般地，处理器将会从只读存储器或随机存取存储器或这两者接收指令和数据。计算机的元件可以包括用于根据指令进行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。计算机还可以包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如，非磁性驱动器(例如，固态驱动器)、磁盘、磁光盘或光盘)或可操作地耦接以相对于这一个或多个大容量存储装置接收或传送数据，或者这两者。然而，计算机无需具有这种装置。此外，计算机可以嵌入在其它装置(例如电话、平板计算机、电器、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(gps)接收器、物联网(iot)装置、机器对机器(m2m)传感器或致动器、或便携式存储装置(例如，通用串行总线(usb)闪存驱动器))中。适合存储计算机程序指令和数据的装置包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，举例而言包括半导体存储器装置(例如，eprom、eeprom和闪速存储器装置等)、磁盘(例如，内部硬盘和可移除盘等)、磁光盘、以及cd-rom和dvd-rom盘。在一些情况下，处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，操作可以在计算机上实现，其中该计算机具有用于向用户显示信息的显示装置(例如，监视器或其它类型的显示装置)、以及用户可以向计算机提供输入的键盘和指点装置(例如，鼠标、追踪球、触针、触敏屏幕或其它类型的指点装置)。其它种类的装置也可以用于提供与用户的交互；例如，被提供至用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入可以以任何形式接收，包括声音、语音或触觉输入。另外，计算机可以通过相对于用户所使用的装置发送和接收文档(例如通过响应于从用户的客户端装置上的web浏览器接收到的请求而向web浏览器发送web页面)来与该用户进行交互。
计算机系统可以包括单个计算装置、或者彼此接近或一般彼此远离地进行操作并且通常通过通信网络进行交互的多个计算机。通信网络可以包括局域网(“lan”)和广域网(“wan”)、互联网(例如，因特网)、包括卫星链路的网络、以及对等网(例如，自组织对等网络)中的一个或多个。客户端和服务器的关系可以通过在各个计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。
在所描述的示例的一般方面中，基于网状网络中接收到的无线信号来检测运动。
在第一示例中，基于无线通信装置之间发送通过空间的无线信号来获得信号集。信号集中的各信号表示相应无线通信装置对之间的空间的传递函数。分析信号集以检测空间中的物体的运动。
在一些情况下，第一示例的实现可以包括以下特征中的一个或多个。分析信号集以检测空间中的物体的运动可以包括生成该信号集的矩阵表示，并且分析矩阵表示在一时间段内的改变以检测在该时间段期间物体是否在空间中移动。可以分析信号集以确定所检测到的运动的位置。可以分析信号集以确定运动的类别。分析信号集以检测空间中的物体的运动可以包括将该信号集作为输入提供至神经网络，并且基于神经网络的输出来提供空间中是否发生运动的指示。
在第二示例中，针对网状网络中的各无线通信装置对获得传递函数分量。各无线通信装置对的传递函数分量是基于在该无线通信装置对之间通信通过空间的无线信号。生成传递函数矩阵的时间序列。各传递函数矩阵包括传递函数分量的相应子集。基于传递函数矩阵的时间序列来检测空间中的物体的运动。
第二示例的实现可以包括以下特征中的一个或多个。传递函数分量的子集可以包括针对时间序列中的某个传递函数矩阵所获得的传递函数分量。各传递函数矩阵中的各矩阵位置可以表示相应装置对中的一个装置对之间的无线链路。各传递函数矩阵可以是m×m矩阵，以及网状网络可以包括m个无线装置。检测运动可以包括通过神经网络的操作来处理传递函数矩阵的时间序列。检测运动可以包括检测时间序列内的一个或多个矩阵位置处的传递函数分量的差。检测传递函数分量的差可以包括确定时间序列中的传递函数矩阵的相邻点处的传递函数分量之间的差。
在一些实现中，系统(例如，无线通信装置、计算机系统或通信地耦接至无线通信装置的其它类型的系统)包括数据处理设备和存储器，该存储器存储在由数据处理设备执行时可操作地进行第一示例或第二示例的一个或多个操作的指令。在一些实现中，计算机可读介质存储在由数据处理设备的一个或多个处理器执行时可操作地进行第一示例或第二示例的一个或多个操作的指令。
虽然本说明书包含很多细节，但这些细节不应被解释为对可以要求保护的范围的限制，而应被解释为特定于特定示例的特征的描述。还可以组合本说明书在单独实现的上下文中所描述的特定特征。相反，在单个实现的上下文中所描述的各种特征还可以在多个实施例中单独实现或者以任何合适的子组合实现。
已经描述了许多实施例。然而，应当理解，可以进行各种修改。因此，其它实施例在所附权利要求书的范围内。
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