[发明专利]一种基于WIFI的可疑物品材质安全检测方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种基于WIFI的可疑物品材质安全检测方法，利用WIFI设备获取信道状态信息CSI数据，并通过Hampel滤波和线性变换方法分别对信道状态信息CSI数据的幅度和相位进行去噪处理；通过基于校正相位的方差来选择子载波的方法，选出受多径影响小的子载波；利用选择的子载波，提取能高效区分金属和液体的代表性特征，并组成特征向量；利用得到的特征向量，采用传统多层神经网络对金属和液体进行分类。本发明通过低成本的WIFI设备获取数据，选择受多径影响小的子载波进而提取出能高效区分金属和液体的代表性特征，相比现有技术可以降低成本，克服环境影响，提高可疑物品材质检测的精度和鲁棒性。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于WIFI的可疑物品材质安全检测方法。

背景技术

目前，对于大多数危险物品例如武器和自制炸弹，通常是金属或液体。更具体地说，铝罐、笔记本电脑、电池和金属盒等金属物品可以用于制作炸弹，而厨刀、枪和钢管可以直接用作武器。此外，容器中的液体，如水、酸、酒精和其他化学物质可能发生反应而引起爆炸。传统上对于金属的检测是利用基于电磁感应或X射线的金属检测器，但是它们具有一些局限性：基于电磁感应的检测器必须保持靠近目标才能获得更准确的结果，例如手持式金属检测器，这就导致不能进行相对长距离的检测；另外基于X射线的金属探测器可能会对人体造成伤害，因为辐射可能杀死人体细胞并增加接触者的患癌风险；该应用通常限于封闭的建筑结构的入口，因此警告警报不会覆盖整个公共区域(例如开放式购物广场或人口密集的行人广场)的范围；最后，X射线探测器体积非常庞大，在制造和运输上需要花费大量精力且价格昂贵。由于上述原因，基于电磁感应和X射线的探测器很难在公共场所大规模部署。2016年[7]G.Flamich等人在“Radarcat:Radar categorization for inputinteraction”中使用在60GHz频段运行的调频连续波(FMCW)雷达识别不同的物体，成本高昂，不利于广泛部署；2017年J.Wang等人在“Tagscan:Simultaneous target imaging andmaterial identificationwith commodity rfid devices”中提出了部署RFID标签来识别材料类型并在目标的水平轮廓上成像，但它需要专用的标签读取器，且检测精度较低；2020年Bao Zhou等人在“Detection ofSuspicious Objects Concealed by WalkingPedestrians Using WiFi”中提出利用WIFI设备采集的信道状态信息CSI的幅度作为特征来区分不同可以材质，特征单一，检测精度不高。上述区分可疑物品材质的方法要么成本高，不利于在公共场合广泛部署，要么特征单一，检测精度不高。因此，在公共场所急需配置一种可以大范围普及且低成本的技术来检测危险物品。

随着WIFI设备的广泛部署和其成本低廉的优点，基于WIFI信号的研究也越来越多。其中，基于WIFI信号的可疑物品安全材质检测技术也逐渐被人们探索。现有的基于WIFI检测可疑物品材质的技术主要是利用不同物品材质对信道造成的影响不同，通过提取接收端的信道状态信息的幅度来区分可疑物品。这种技术存在的问题是：用来区分可疑物品材质的特征较单一，导致检测精度不是很高；而且需要部署较多的信号收发设备，不利于在人员拥挤的公共场所部署。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中可疑物品材质安全检测技术需要专门的仪器，成本高昂，不利于在公共场所广泛部署，而且检测手段单一，检测精度低。

解决以上问题及缺陷的难度为：如何选取合适的子载波以减少复杂环境中多径效应的影响；融合多种信息，提取出能高效检测可疑物品材质的代表性特征，提高检测精度。

解决以上问题及缺陷的意义为：可疑物品材质安全检测对于提高公共场所的安全指数有十分重要的意义，在人流众多的场所如公园，学校，商场，火车站，机场等地都会有广泛的应用。解决上述技术问题，使可疑物品材质安全检测更能满足低成本和高精度的要求，而且可以广泛部署，比使用专用仪器的方法更具扩展性和实用性。

发明内容