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基于WLAN的人员感知与入侵检测技术研究与设计

李璐汐  
【摘要】:近年来,由于WLAN技术的飞速发展以及室内WLAN设备的普及,利用Wi-Fi信号实现基础通信功能的同时,将WLAN技术用于室内人员入侵检测受到了国内外研究人员的广泛关注与深入研究。这项技术不需要入侵人员携带无线电子设备进入监控区域,在已有的WLAN基础设施上就可以实现,无需额外的硬件设备,非常具有实用性和商业应用前景。相比于传统WLAN信号指示参量RSSI,近年来提出的基于IEEE802.11n协议的CSI,更细粒度的描述了无线信道的状态,更完整的描述了无线信号多路径传输中的环境特征信息,因此,基于CSI信息的室内人员感知与入侵检测系统可以有效提高可靠性与鲁棒性。本文设计了一套基于CSI相位的室内人员感知与入侵检测系统(CETW),该系统可以在复杂室内场景中实现对非法闯入人员的精确检测。针对入侵人员动态移动速度的实际应用场景,本文在原有的入侵检测方法的基础上提出两点改进:(1)提出一种基于相关距离提取CSI矩阵特征值的方法,通过特征值的大小来衡量CSI矩阵与静态场景中标准CSI矩阵的差异。实际测试结果表明,与基于均值和方差提取CSI矩阵特征值的方法相比,降低了异常的CSI特征值对入侵检测带来的漏报与误报,得到了4%至7%的准确率提升。(2)提出LCR/SCR参数用以提高入侵人员动态的移动速度下的入侵检测正确率。当移动速度较快时,采用滚动窗口尺寸较大的LCR;当移动速度缓慢时,采用滚动窗口尺寸较小的SCR,实际测试结果表明在入侵人员移动速度过慢(0.3m/s)或者过快(2m/s)的场景中,使用LCR/SCR参数可以提高入侵检测的正确率8%至10%。在不同室内环境、多天线对数目、人员动态移动速度等多个场景中对CETW系统的性能进行测试评估,测试结果表明,系统检测正确率可达95%以上,达到预期的效果。


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