基于信道状态信息的普适无线感知技术研究

With the widespread deployment of wireless infrastructures, wireless signal has extended from the role of a sole data communication medium and also fostered a series of emerging sensing applications, such as activity recognition and indoor localization. Serving as a very promising way for realizing pervasive sensing, wireless sensing is drawing increasing attention from researchers. Based on the available channel state information (CSI) from commodity Wi-Fi devices, this project will dig into more pervasive wireless sensing techniques. Specifically, this project will focus on the researches of CSI-based human detection, CSI-based behavior recognition and CSI-based indoor localization. Afterwards, based on the proposed techniques, this project will design and implement a CSI-based smart household monitoring system. The research achievements will provide theoretical foundation and technical support for the development and application of wireless sensing technology.

随着无线基础设施的广泛部署，无线信号已不仅被用于数据通信，其还催生了一系列新兴的感知应用，如活动识别、室内定位等。作为普适感知的重要实现方式，无线感知技术引起了研究者的广泛关注。本项目将研究基于信道状态信息的普适无线感知技术。具体而言，项目拟重点研究基于信道状态信息的人员检测方法、基于信道状态信息的行为识别技术和基于信道状态信息的室内定位方法等，在此基础上设计和实现基于信道状态信息的家庭智能监护系统，对上述技术方法技术进行测试和验证。项目研究成果可为无线感知技术的发展和应用提供理论依据和技术支撑。

普适感知技术是物联网感知领域颇具前景的研究热点问题，在安防、健康监测、娱乐等领域都有着广泛的应用需求。本课题针对现有视觉方案受光照影响大并且容易产生隐私暴露、可穿戴设备使用不便等问题，基于信道状态信息、射频信号等进行了人员感知、行为识别和室内定位等问题的研究。按照项目计划书，在子课题无线感知人员检测技术中研究并提出了基于CSI多天线投票和幅度差特征的检测算法；在无线感知人员行为识别技术中研究并提出了基于多任务网络的人体姿态估计、部分关联域的多人关键点检测、FMCW毫米波雷达的行为识别和射频信号的穿墙人员行为识别算法；在无线感知室内人员定位技术研究中，提出了基于CSI的被动室内定位、深度可分离卷积的室内定位、跨模态学习的毫米波雷达融合定位和Transformer的毫米波雷达行人轨迹预测算法；最后基于射频信号感知硬件系统，构建了无线感知人员检测和行为识别原型系统，并对其进行了验证与测试。项目完成了预期计划目标，通过将理论和实践结合起来对所研究的普适无线感知关键技术和应用进行了验证。本课题的研究成果具有良好的应用前景，课题成果的推广应用将有效推动或者支持当前相关领域的科学研究和相关行业的国民经济发展。