[发明专利]一种基于多普勒频移提取的船舶驾驶人员巡逻检测方法

说明书

本发明公开一种基于多普勒频移提取的船舶驾驶人员巡逻检测方法，包括：搭建WiFi发射和接收系统；对WiFi接收机进行改造，改造后的WiFi接收机采集整个船舶驾驶室内的WiFi信号并提取WiFi信号中的多普勒频移分量；根据提取的多普勒频移分量，判断船舶驾驶人员的运动行为。本发明利用已有的WiFi设备，仅对其中的接收机进行改造，便于多普勒频移分量的提取，保留了WiFi设备的通信功能，系统搭建成本低，且不需要被测人员携带其他设备；此外，相较于现有技术基于WiFi信号中CSI信号的提取进行人员识别的方式，本发明利用改造后的接收机接收并提取WiFi信号中的多普勒频移分量，对于只有几赫兹的人体运动导致的多普勒频移均能检测，分辨率高，检测精度高。

技术领域

本发明涉及模式识别技术领域，尤其涉及船舶驾驶人员行为识别和感知的方法，具体为一种基于多普勒频移提取的船舶驾驶人员巡逻检测方法。

背景技术

船舶航行安全一直以来都是人们关注的热点问题，研究表明许多航行事故的发生都是由于船舶驾驶员没有认真履行驾驶员值班规则，疲劳驾驶、疏忽驾驶所造成的。现有的驾驶员巡逻检测方法具有以下缺点：

1.现有技术使用RSSI(信号到达强度)只能粗粒度识别是否有人员进入船舶驾驶室内，由于RSSI由发射信号和接收信号的功率变化得出，因此只能反应出信号在传播过程中的衰落程度，而无法对人员的具体行为进行识别和感知，不能识别船舶驾驶室人员的动作行为。

2.现有技术借助Intel 5300网卡提取WiFi的CSI(信道状态信息)进行船舶驾驶室人员行为感知，而Intel 5300网卡只能提取30个子载波上的CSI值，识别精度较低。

3.现有的提取多普勒频移进行行为识别通常在FMCW上进行，FMCW并不具备通信功能，并且对带宽要求较高，搭建成本较高。

4.现有的船舶驾驶人员定位识别系统要求被测人员携带特制设备。

经检索发现，公开号为CN109474890A的中国专利于2019年3月15日公开了一种基于WiFi多普勒频移的室内目标被动跟踪方法，具体包括：首先，利用WiFi信号子载波的信道状态信息(Channel State Information,CSI)幅值计算出离散系数，然后将其作为检测参数，并利用假设检验实现无源目标的检测；其次，对CSI进行短时傅里叶变换，得到信号的空间谱，从中提取多普勒频移值和对应的功率值，将功率值对应的时间序列作为目标移动方向标志判别特征；然后，根据对数衰减模型设计参考序列，利用动态时间规整(DynamicTime Warping,DTW)进行序列匹配，识别出无源目标移动趋势；最后，根据多普勒频移与目标移动的几何关系估计出无源目标的移动速度，进而实现目标跟踪。该专利申请利用WiFi设备中的CSI信号进行船舶驾驶室人员行为感知，依据现有的基于CSI信号的识别技术，其识别精度较低。

公开号CN110958568A的中国专利于2020年4月3日公开了一种基于WiFi的船舶驾驶室人员值班行为识别方法，包括以下步骤：A、部署设备采集整个船舶驾驶室内的CSI信号；B、对采集的CSI信号进行滤波处理；C、对滤波后的CSI信号进行多径去除；D、利用主成分分析对去除多径后的CSI信号进行降维处理；E、提取一个滑动窗口W内连续的CSI信号，分析其时域和频域信息，计算出在该信息下每种行为的统计特征；F、对计算所得的行为统计特征，利用隐马尔可夫模型进行分类判别，识别其状态行为；G、构建异常状态检测器，检测出驾驶室人员值班异常状态行为。该专利申请同样是利用CSI信号进行行为识别，具有识别精度较低的问题。

因此，有必要提出一种船舶驾驶人员巡逻检测方法，既能精确识别目标人员的动作，对船舶驾驶人员是否按照规定定期巡逻和瞭望进行检测，又可以节约系统搭建成本，并且无需被测人员携带任何设备。

发明内容