基于信道響應(yīng)的室內(nèi)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體定位研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，無線定位成為當(dāng)今新興技術(shù)之一，其能夠幫助智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于位置的智能服務(wù)。相比于傳統(tǒng)的主動(dòng)定位，新型的無線設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位能夠無需用戶攜帶任何相關(guān)電子設(shè)備而對用戶的出現(xiàn)、位置甚至身份進(jìn)行識(shí)別，該項(xiàng)技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用于工廠、家庭場所的安全防護(hù)、設(shè)備保護(hù)、人員管理等領(lǐng)域。
　　室內(nèi)環(huán)境下傳統(tǒng)的無線信號(hào)強(qiáng)度由于其自身的粗粒度性，在遭受室內(nèi)多徑效應(yīng)的影響下無法準(zhǔn)確地感知人體的存在，導(dǎo)致室內(nèi)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位性能無法達(dá)到令

2、人滿意的程度。當(dāng)今時(shí)代，WLAN技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。其中，IEEE802.11a/g/n協(xié)議中所采用的正交頻繁復(fù)用技術(shù)為無線定位提供了載波水平的細(xì)粒度信道響應(yīng)信息。信道響應(yīng)包含了多載波水平上的信道狀態(tài)信息，能夠刻畫室內(nèi)多徑傳播特征，為室內(nèi)細(xì)粒度高精度的設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位發(fā)展提供了新的機(jī)遇。目前，基于信道響應(yīng)的設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位研究在國際上尚處于萌芽階段，大量的基礎(chǔ)問題尚且存在未得到解決，其中包括多載波信道狀態(tài)信息用于室內(nèi)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位領(lǐng)域

3、的有效性、穩(wěn)定性和高效性。本文課題探索利用細(xì)粒度多載波信道狀態(tài)信息來取得先進(jìn)的室內(nèi)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位技術(shù)，推動(dòng)我國無線室內(nèi)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位技術(shù)的發(fā)展。
　　本文從細(xì)粒度單通信鏈路設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體定位的角度出發(fā)，主要針對以下幾個(gè)方面開展研究:
　　首先，為了降低設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體檢測現(xiàn)場勘測的開銷花費(fèi)，提高設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體檢測普適應(yīng)用性，本文進(jìn)行了大量的對比實(shí)驗(yàn)，提出利用振幅響應(yīng)信息來量化無線鏈路對于人體移動(dòng)敏感度，構(gòu)建輕量級設(shè)備

4、無關(guān)被動(dòng)人體檢測模型，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體檢測，降低現(xiàn)場勘測的開銷。大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明自適應(yīng)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體檢測精度能夠達(dá)到低于5％的誤報(bào)率和漏報(bào)率，從而證明利用振幅響應(yīng)信息感知人體移動(dòng)的有效性和高效性。
　　其次，針對振幅響應(yīng)對于室內(nèi)人體慢速移動(dòng)感知能力較低的現(xiàn)象，提出了基于相位響應(yīng)的免校驗(yàn)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體移動(dòng)檢測。在將網(wǎng)卡中原始的隨機(jī)相位信息經(jīng)過線性變換后，系統(tǒng)提取可用的穩(wěn)定相位信息。本文研發(fā)了基于時(shí)域相位變異系數(shù)的

5、輕量級實(shí)時(shí)無校驗(yàn)的設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體檢測模型，能夠降低系統(tǒng)勘測開銷，提升設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體檢測的普適性。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該檢測模型能夠取得低于5％的誤報(bào)率和90％以上的檢測準(zhǔn)確度，同時(shí)也證明了相位響應(yīng)信息在靜態(tài)環(huán)境下的穩(wěn)定性以及對于人體移動(dòng)檢測的有效性、高效性。
　　再次，在利用振幅響應(yīng)信息來實(shí)現(xiàn)對接收機(jī)無線感知能力的量化評估，從而幫助選擇具有高感知度的接收機(jī)位置的基礎(chǔ)上，提出基于貝葉斯分類原理的細(xì)粒度設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體定位模型，提升

6、室內(nèi)無線設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位的范圍和精度，降低監(jiān)測區(qū)域內(nèi)盲點(diǎn)數(shù)量。多個(gè)場地的實(shí)驗(yàn)評估結(jié)果表明當(dāng)接收機(jī)位于高無線感知度位置時(shí)，其定位精度相比于傳統(tǒng)的定位技術(shù)能夠提升21％的性能，這也證明信道響應(yīng)信息應(yīng)用于設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體位置估計(jì)的有效性。
　　最后，基于不同頻率信道狀態(tài)信息的差異性和相關(guān)性，提出了高精度的室內(nèi)設(shè)備無關(guān)被動(dòng)定位模型。本文工作充分利用信道響應(yīng)特有的室內(nèi)頻率選擇性衰減特性，研究兩種新穎的單鏈路條件下的設(shè)備無關(guān)被動(dòng)人體定位算法: