基于CSI的室内监控系统.docx

基于CSI的室内监控系统、摘要随着无线互联网与基础设施的发展与完善，室内监控系统有了长足的发展，从基于红外，超声波的室内监控，到摄像头的室内监控。然而，以上方法均具有局限性，本文基于wifi的室内定位技术，利用信道状态信息(CSI ,Chanel State Information），提出了一种室内监控机制，有效的弥补了以上方法的不足。关键词：wifi室内监控csi第一章 绪论1.1研究背景 随着无线网络的发展，基于wifi的无线局域网技术已经得到广泛的应用，它可以通过无线电波进行路由器和主机之间的信息交互，然而无线电波的应用远不止与此，它不仅可以进行通信内容的传播，还可以用来进行环境感知，人体检测和无线定位等，这是利用了无线电波在室内传播过程中遇到多种障碍如家具，墙壁和人体等，进行了反射、衍射和折射，接收机收到的无线电波信号则是这些信号的多路叠加，虽然多路叠加不能真实再现原来无线电波的样子，但这些被改变的多路叠加的无线电波却因此带有能反映室内环境的信息，只要我们对这些信号加以分析，我们便能再现无线电波传播范围内的室内环境的本来面貌，因此我们可以用无线电波来感知室内环境，将这种方法应用到日常生活的多个方面，比如通过无线感知进行室内监控和室内定位，在这里我们将无线感知应用到室内监控系统上，较以前的室内监控系统，通过无线感知的室内监控系统具有优良的性能以及更加简单的设备，基于wifi无线感知的室内监控系统必要硬件设备只有一台能发射无线电波的wifi路由器和接受无线电波的电脑（内置有无线网卡），设备简单且是普通家庭大多都具备的。从性能上讲，由于wifi路由器发射无线电波是向四面八方无死角发射，所以室内各个隐蔽的角落都能被感知到，将接收到的无线电波与标准进行比对，进行分析，就可以判断是否有人入侵。1.2室内监控现状1.2.1 视频室内监控通过在室内安装摄像头进行对室内情况的监控，这种方式大多是人为监控，不能很好地实现自动化，且应用场合只有在博物馆等公共场合，在居民住房内则会涉及隐私问题，具有一定的局限性。1.2.2红外线室内监控 红外线检测可分为主动监控和被动监控。主动红外监控工作原理是：发射机发出一束经调制的红外光束，被红外接收机接收，从而形成一条红外光束组成的警戒线。当被探测目标侵入该警戒线时，红外光束被部分或全部遮挡，此时接收机接收的信号就会发生变化，它经放大与信号处理后，即控制发出报警信号。但是，由于主动红外探测器本身的技术缺陷，很容易受到其它介质的影响而产生误报，也容易引起漏报，而且对硬件的要求较高。被动红外监控的工作原理是：人体恒定的体温会发出特定波长10μm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。这对硬件的要求也很高。1.2.3超声波室内监控此原理是人体的移动会干扰到超声波的传递，通过此原理可以设置超声波报警器，精密的探测是否有入侵者移动干扰到超声波的传递，但这种探测很可能产生误报，同时也受到硬件的限制，有一定的局限性。1.3无线感知研究现状这种检测方法通过接受带有环境信息的无线电波，对无线电波进行分析，看其携带的信息是否有异常，即和指纹数据库中存储的无线电波状态进行比对，发现有相似的即认为有入侵者进入到无线电波覆盖范围内的空间中，我们这里对指纹数据库的建立是采集各个室内各个空间内有人时的无线电波状态量。采用这种方式便不易造成误判，应为小动物或风吹草动造成多路叠加的无线电波状态量就不易和指纹数据库中的采集因人造成多路叠加的无线电波的状态量进行匹配，而且通过这种方式进行检测，所需的硬件配置便是大多数家庭中就有的wifi路由器和带有无线网卡的电脑，这种室内监控系统便可以在普通家庭中普及开来，局限性很小。要实现此检测技术，我们首先要面对的是如何处理这些带有环境信息的无线电波，也就是如何对无线电波进行分析，在这里我们找到了两种具有代表性的方法，即RSSI和CSI。1.3.1 RSSIRSSI即Received Signal Strength Indication，也就是接收的信号强度指示，这种方法是通过对接受到无线电波的强弱对无线电波在传播过程中所遇到的各种环境因素进行解析的方法。用接收信号强度推断接收机与发射机的距离或表征接收机的位置特点是传统无线感知采用的重要方法之一。举个例子，如果手机接收到的Wi-Fi 信号较弱，可能是由于手机距离无线路由器较远；而如果手机接收到的Wi-Fi 信号强度骤降，很可能是因为手机进入了某些特定的封闭空间如电梯等。而RSSI是利用接收信号强度进