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  • 頭條智能家居防盜:利用WiFi信號監(jiān)測室內動靜變化
    2021-01-09 作者:本社報道  |  來源:《電氣技術》  |  點擊率:
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    導語福州大學物理與信息工程學院學者郭阿英、許志猛、余向陽提出了一種基于WiFi信道狀態(tài)信息的智能家居防盜監(jiān)測方法。

    隨著社會經濟的快速發(fā)展,人們對家居環(huán)境的安全性、舒適度要求不斷提高,智能家居系統(tǒng)應運而生。傳統(tǒng)的家居防盜方法,如防盜門和防盜網已經不能滿足人們的需求。同時,隨著人員無序流動與日俱增,社會不安定因素隨之增加,刑事案件特別是入室盜竊高發(fā),因此智能化的防盜系統(tǒng)已成為研究熱點。

    智能家居防盜:利用WiFi信號監(jiān)測室內動靜變化

     

    目前,比較成熟的智能家居防盜監(jiān)測方法主要有兩大類:一類是基于傳感器的方法,具有安裝不方便的缺點;另一類是基于視頻圖像的方法,涉及人們隱私且無法解決遮擋的問題。同時,以上兩種方法都需要為每個被監(jiān)測的門窗配備相應的設備,成本和工作量都相當大。

    信息技術的高速發(fā)展對人們的生活方式產生了深刻影響,與藍牙技術一樣,同屬于短距離無線技術的WiFi(WirelessFidelity)已得到普遍應用,并給人們的工作生活帶來了極大便利,如上班族們在麥當勞、肯德基、星巴克中瀏覽網頁、新聞工作者們在會議現(xiàn)場發(fā)回稿件、普通人在家中隨心所欲地用手機或筆記本電腦無線上網,WiFi早已無處不在。

    基于當前WiFi普及率高,低成本、不受墻體家具遮擋影響、不涉及人們隱私等優(yōu)點,福州大學物理與信息工程學院學者郭阿英、許志猛、余向陽提出了一種基于WiFi信道狀態(tài)信息(channel state information,CSI)的智能家居防盜監(jiān)測方法,通過采集WiFi信號的信道狀態(tài)信息,利用卡爾曼濾波實現(xiàn)數(shù)據(jù)的去噪,采用K最鄰近算法進行分類,最終實現(xiàn)靜態(tài)、開門、開窗3種室內環(huán)境的監(jiān)測,達到智能家居防盜監(jiān)測的目的。

    截至目前,該方法利用普適的WiFi設備實現(xiàn)了較高的監(jiān)測識別率,填補了當前無線信號對于智能家居防盜監(jiān)測的空白。相關論文已發(fā)表于2019年第12期《電氣技術》,其題目為《一種基于信道狀態(tài)信息的智能家居防盜監(jiān)測方法》。

    CSI的收集由兩臺配備有無線網卡的計算機實現(xiàn),由天線進行數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收,如系統(tǒng)框圖(圖1所示)所示。室內環(huán)境的改變會引起信號CSI的改變,由接收端獲取到CSI。WiFi信號的CSI數(shù)據(jù)帶有很多噪聲,為了提高環(huán)境監(jiān)測的準確率,該團隊通過卡爾曼濾波去噪(一種去除噪聲還原真實數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理技術),基于信號的幅度進行特征矩陣提取,再將特征矩陣輸入至KNN(K-nearest neighbor)分類器,實現(xiàn)家居防盜監(jiān)測。

    智能家居防盜:利用WiFi信號監(jiān)測室內動靜變化

    圖1 系統(tǒng)框架圖

    為了驗證這一方法的可行性,該研究團隊模擬了比較簡單的場景進行測試。研究發(fā)現(xiàn),靜態(tài)環(huán)境下CSI幅值趨于穩(wěn)定;當環(huán)境發(fā)生變化時,CSI的幅值波動比較劇烈。在動態(tài)的環(huán)境中,靜止的識別率最低,但也可達到88%;開門的識別率最高,為100%。由于該測試環(huán)境是動態(tài)環(huán)境,室外人員的走動或室內人員的行為都會對CSI產生影響。未來,利用該方法還可進一步研究其他因素對于環(huán)境監(jiān)測的影響,比如窗簾的影響,以實現(xiàn)更加實用的環(huán)境監(jiān)測。