一種基于rfid的多目標(biāo)被動式室內(nèi)活動識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線活動識別領(lǐng)域，設(shè)及一種多目標(biāo)活動識別方法，具體設(shè)及一種基 于RFID的多目標(biāo)被動式室內(nèi)活動識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在很多應(yīng)用場景中，特別是室內(nèi)場景，活動識別技術(shù)變得尤為重要?；顒幼R別技 術(shù)可W為醫(yī)療照顧、優(yōu)化管理、智能家居、健康追蹤等提供最基礎(chǔ)的設(shè)施條件。傳統(tǒng)的活動 識別方法一般就是通過攝像頭、雷達(dá)，或者給被檢測者佩戴傳感器等硬件設(shè)備。運(yùn)些方法都 存在或大或小的缺陷：基于攝像機(jī)的方法受光照的影響最明顯，而且攝像機(jī)對人的隱私保 護(hù)存在著嚴(yán)重的威脅;就雷達(dá)來說，60GHz的雷達(dá)低成本解決方案操作范圍只有有限的幾十 厘米;基于可穿戴傳感器的方法一個最大的缺陷就是"必須穿戴"，運(yùn)勢必就會為被服務(wù)者 帶來很多不必要的麻煩。
[0003] 目前RFID被動式標(biāo)簽因?yàn)槠淞畠r(一個5~10美分)的特性受到廣大研究團(tuán)隊的青 睞，很多研究團(tuán)隊用RFID技術(shù)來做目標(biāo)的定位和追蹤。RFID (Radio Frequency Identification)技術(shù)，指的是無限射頻識別技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)在絕大部分活動識別方法中，一般都是被動式單目標(biāo)的活動識別，很少有人做 被動式多目標(biāo)的活動識別。原因主要有兩點(diǎn):在檢測區(qū)域無法實(shí)現(xiàn)對多目標(biāo)的活動識別;精 度太差，無法精確估計完成多目標(biāo)的活動識別。
[0005] 綜上，現(xiàn)有的被動式活動識別方法普遍存在W下缺陷：1)在監(jiān)測區(qū)域不能實(shí)現(xiàn)多 目標(biāo)的活動識別;2)設(shè)備不廉價;3)精度不能滿足人們需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于RFID 的多目標(biāo)被動式室內(nèi)活動識別方法，該方法能夠在所監(jiān)控區(qū)域準(zhǔn)確的進(jìn)行多目標(biāo)的活動估 計W及識別，對環(huán)境的動態(tài)適應(yīng)性較好，且經(jīng)濟(jì)成本低。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[000引一種基于RFID的多目標(biāo)被動式室內(nèi)活動識別方法，包括W下步驟：
[0009] 步驟一，在監(jiān)測區(qū)域中部署多個RFID被動式標(biāo)簽，構(gòu)成被動式標(biāo)簽陣列，然后部 署一對RFID讀寫器；
[0010] 步驟二，在監(jiān)測區(qū)域中放入活動式目標(biāo)，獲取并保存活動式目標(biāo)在監(jiān)測區(qū)域活動 時的離線指紋信息，離線指紋信息包括目標(biāo)所處的區(qū)域、目標(biāo)的活動類型、被影響的標(biāo)簽 ID、被影響的標(biāo)簽的相位信息W及被影響程度；
[0011] 步驟S，當(dāng)待檢測目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測中活動時，獲取每個RFID讀寫器對應(yīng)的被影響標(biāo) 簽的集合，根據(jù)被影響標(biāo)簽的集合確定多個被影響標(biāo)簽子區(qū)域，進(jìn)而確定待檢測目標(biāo)數(shù)據(jù)， 從而得到每個待檢測目標(biāo)對應(yīng)的在線指紋信息，在線指紋信息包括待檢測目標(biāo)影響的標(biāo)簽 ID和運(yùn)些被影響的標(biāo)簽的相位信息；
[0012] 步驟四，利用離線指紋信息和在線指紋信息，通過匹配計算得到待檢測目標(biāo)的活 動類型。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟二的具體過程包括：
[0014] 步驟2.1，部署的兩個RFID同時發(fā)送射頻信號，每個RFID讀寫器的天線陣列測量并 記錄所有被動式標(biāo)簽返回的在監(jiān)測區(qū)域中沒有目標(biāo)時的相位信息；
[0015] 步驟2.2,將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個大小相同的正方形區(qū)域，利用一個活動式目標(biāo)在 每一個正方形區(qū)域進(jìn)行不同的活動，獲取每個RFID讀寫器接收到的所有被動式標(biāo)簽的相位 f目息；
[0016] 步驟2.3，將步驟2.1獲得的相位信息和步驟2.2獲得的相位信息進(jìn)行比較，分別得 到活動式目標(biāo)在每個正方形區(qū)域中進(jìn)行不同活動時影響的標(biāo)簽;將目標(biāo)所處的區(qū)域、目標(biāo) 的活動類型、被影響的標(biāo)簽ID、被影響的標(biāo)簽的相位信息W及被影響程度作為離線指紋信 息存儲于服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。
[0017] 進(jìn)一步地，步驟=的具體過程包括：
[0018] 步驟3.1，當(dāng)一個W上的待檢測目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域活動時，兩個RFID讀寫器的天線 陣列分別讀取所有標(biāo)簽的相位信息，將相位信息存儲于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；
[0019] 步驟3.2,兩個RFID讀寫器發(fā)出的射頻信號通過不同的路徑到達(dá)每個標(biāo)簽，會得到 兩個路徑信息集合:集合一是第一個RFID讀寫器到所有標(biāo)簽的相位信息，集合二是第二個 RFID讀寫器到所有標(biāo)簽的相位信息，利用動態(tài)時間規(guī)整算法DTW并考慮到噪聲對標(biāo)簽的相 位信息變化產(chǎn)生的影響，將集合一和集合二中的標(biāo)簽的相位信息分別與監(jiān)測區(qū)域中沒有目 標(biāo)時的標(biāo)簽相位信息進(jìn)行比較，得到兩個被影響標(biāo)簽的集合；
[0020] 步驟3.3,對于每一個RFID讀寫器，與其對應(yīng)的被影響標(biāo)簽的集合中有多個被影響 標(biāo)簽的子區(qū)域，根據(jù)兩個RFID讀寫器反饋的被影響標(biāo)簽子區(qū)域的重疊情況，計算待檢測目 標(biāo)的目標(biāo)數(shù)目；針對每個待檢測目標(biāo)，與其對應(yīng)的被影響標(biāo)簽ID和運(yùn)些標(biāo)簽的相位信息構(gòu) 成該待檢測目標(biāo)的在線指紋信息。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟四中所述的匹配計算的方法包括：
[0022] 記步驟二為離線階段，步驟S為在線階段，則待檢測目標(biāo)活動匹配的計算公式如 下：
[0023]
[0024]
[0025]
[00%] 在上面S個公式中：
[0027] Rfinger表示在線指紋信息，F(xiàn)finger表示離線指紋信息，Nsame表示在線階段和每一組 離線階段中相同被影響的標(biāo)簽數(shù)目，NA為天線數(shù)目，Nrf為離線指紋信息數(shù)目；
[0028] A表示相同被影響標(biāo)簽在位置匹配過程中的權(quán)重；
[0029] Dis(Rfinger，F(xiàn)finger)表示在線指紋信息與一組離線階段指紋信息在所有相同被影 響標(biāo)簽的相位信息上的綜合差異；
[0030] DTWu表示相同被影響標(biāo)簽i在第j個天線上相位信息上的差別；
[0031] NLlaEk表示離線階段和在線階段中相同天線信號不全的被影響標(biāo)簽數(shù)量，即兩種 情況:情況一，離線階段標(biāo)簽Label為被影響標(biāo)簽，在線階段標(biāo)簽Label無法被天線陣列采集 到該標(biāo)簽的相關(guān)信息;情況二，離線階段標(biāo)簽Label無法被天線陣列采集到該標(biāo)簽的相關(guān)信 息，在線階段標(biāo)簽Label為被影響標(biāo)簽；
[0032] NAiack表示天線信號不全的權(quán)重；
[0033] Scoretarget表示針對每個待檢測目標(biāo)，分別計算此待檢測目標(biāo)對應(yīng)的在線指紋和 所有離線指紋的Score (Rfinger ,Ffinger)值，得到最大Score (Rfinger ,Ffinger)值對應(yīng)的離線指 紋，則該離線指紋中的目標(biāo)活動類型即為所求目標(biāo)活動類型。
[0034] 進(jìn)一步地，在步驟2.3中，判定是否為被影響標(biāo)簽的方法包括：
[0035] 記用于存儲相位信息的的文件有兩個:Da(i)和De(i)，則兩個相位信息的差異值 為：
[0036]
[0037] 上式中，L為相位信息文件中值的個數(shù)；
[0038] 假設(shè)C為上一時刻用于判斷標(biāo)簽相位信息是否被活動式目標(biāo)影響的闊值，DTWnew表 示當(dāng)前時刻判斷標(biāo)簽相位信息是否被活動式目標(biāo)影響的闊值，3表示闊值偏差，則計算當(dāng)前 時刻闊值與前一時刻闊值之差A(yù) :
[0039] A =DTWnew-C
[0040] 使用當(dāng)前時刻闊值更新C和3 :，得到：
[0041] 1 = (1-0.125) ?1+0.125 ? DTWnew
[0042] 6=:(1-0.25). 0 + 0.25. |A
[0043] 化簡上兩式，得出：
[0044] 1 = 1+0.125 ? A
[0045] 0 = 0十〇.25.(|么|-巧
[0046] 從而最新闊值為：
[0047] n 二 4 + 4d.
[004引如果測得標(biāo)簽在監(jiān)測區(qū)域中有活動式目標(biāo)和沒有活動式目標(biāo)時的相位信息差異 值DTWa,e大于闊值化，則認(rèn)為此標(biāo)簽為被影響標(biāo)簽。
[0049] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下技術(shù)特點(diǎn)：
[0050] 1、本發(fā)明的活動識別方法僅需要少量廉價的RFID被動式標(biāo)簽就可W對多個未知 目標(biāo)進(jìn)行活動識別，即所需經(jīng)濟(jì)成本低，突破了傳統(tǒng)意義上使用昂貴設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)多目標(biāo) 的活動識別。
[0051] 2、本發(fā)明的活動識別方法將人對相位信息的擾動作為指紋信息。
[0052] 3、本發(fā)明采用選擇性匹配策略，若當(dāng)前在線指紋與某離線指紋沒有相同被影響標(biāo) 簽，則無需匹配，很大程度上降低了時間復(fù)雜度。
[0053] 4、本發(fā)明巧妙利用RFID讀寫器和標(biāo)簽在通信過程中目標(biāo)的遮擋造成的信號無法 接收的情況，而不是想盡辦法避免運(yùn)種情況，具有普適性和實(shí)用性。
[0054] 5、本發(fā)明的活動識別方法對環(huán)境的動態(tài)適應(yīng)性非常好，因此能夠很好的適應(yīng)應(yīng)用 場景的動態(tài)變化，本活動識別方法具有一定的普適性。
【附圖說明】
[0055] 圖1是人對相位信息擾動說明圖；<