一种基于WiFi信道状态信息的空中手写输入方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110995376A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911150645.2(22)申请日2019.11.21(71)申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人路兆铭赵靖博韩子钧温向明郭凌超(74)专利代理机构北京智信四方知识产权代理有限公司11519代理人吕雁葭宋海龙(51)Int.Cl.H04B17/309(2015.01)H04W4/30(2018.01)G06F3/01(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称一种基于WiFi信道状态信息的空中手写输入方法(57)摘要本公开实施例公开了一种基于WiFi信道状态信息的空中手写输入方法，包括如下步骤：获取信道状态信息CSI随时间采样的CSI序列，并进行预处理；从CSI序列中获取兴趣分量幅度以及兴趣分量相位；比较兴趣分量幅度与手指静止时确定的幅度阈值的大小，识别有效输入动作；利用兴趣分量相位计算有效输入动作对应的反射路径长度变化，并根据反射路径长度变化和至少两对收发对设备的空间位置，计算得到使用者手部位移-时间信息；根据有效输入动作以及手部位移-时间信息，确定空中手写输入内容；该技术方案采用复平面轨迹的几何特性分析的方式保留了更多的细节信息，在确定使用者空中手写内容时，提高了显示的候选项的精度，从而提升了使用者的虚拟输入效率。CN110995376ACN110995376A权利要求书1/2页1.一种基于WiFi信道状态信息的空中手写输入方法，应用于三台或以上数量的WiFi设备，至少包括一台信号发送设备Tx以及至少两台信号接收设备Rx，Tx和Rx构成至少两对收发对设备Rx-Tx，收发对设备Rx-Tx之间呈一定角度，构成的平面区域为使用者空中手写输入的有效输入区域，其特征在于，包括如下步骤：步骤S10：获取信道状态信息CSI随时间采样的CSI序列，并进行预处理，包括：S101：获取CSI序列后发送至数据处理设备；S102：数据处理设备为每个Rx设置一队列，并在接收到Rx发送的CSI时，将数据存储在Rx对应的队列；S103：当所有队列长度大于等于其处理窗长时，将所有队列中缓存的数据取出，并对时间窗内的CSI序列进行去噪；步骤S20：从CSI序列中获取兴趣分量幅度信息以及兴趣分量相位信息，包括：S201：将去噪后的CSI序列表示为复平面上的轨迹t0；S202：对轨迹t0使用S-G滤波器进行滤波，滤除高频噪声以及高频非兴趣分量，记为轨迹t1；S203：对轨迹t1使用低通滤波器滤波，再与轨迹t1进行运算，得到兴趣分量的粗估计，记为轨迹t3；S204：利用轨迹t3的相位信息确定轨迹t1的分段位置，根据分段位置将CSI序列划分为若干段完整的圆或弧，并对轨迹t1中每一分段求其对应的圆心位置；S205：对轨迹t1中各点减除S204中对应的圆心位置，得到轨迹t4；S206：获取轨迹t4的幅度信息以及相位信息，作为兴趣分量幅度信息以及兴趣分量相位信息；步骤S30：比较兴趣分量幅度与手指静止时确定的幅度阈值的大小，若兴趣分量幅度大于手指静止时确定的幅度阈值，则识别有效输入动作；步骤S40：利用兴趣分量相位计算所述有效输入动作对应的反射路径长度变化，并根据反射路径长度变化和至少两对收发对设备Rx-Tx的空间位置，建立椭圆交点方程组，计算得到使用者手部位移-时间信息；步骤S50：根据步骤S30确定的有效输入动作以及步骤S40确定的手部位移-时间信息，确定使用者空中手写输入内容，包括：S501：当判断空中手写输入为有效输入动作时，开始记录手部的位移轨迹点；S502：当判断空中手写输入为有效输入动作停止时，即判断使用者无有效输入动作达到设定时长时，停止记录手部的位移轨迹点；S503：根据位移轨迹点，识别空中手写输入内容，并在屏幕上显示输入候选项；S504：在显示输入候选项时，在空中手写输入的有效输入区域输入预定手势，根据预定手势确定使用者空中手写输入内容。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S20还包括：S207：在执行S202后，获取时间窗内轨迹t1的方差，对各Rx-Tx对上的该方差加权平均，再开根号，作为整个系统兴趣分量幅度的粗估计信息，并比较兴趣分量幅度估计值与手指静止时确定的幅度阈值的大小，若兴趣分量幅度估计小于幅度阈值，则判断为无有效兴趣分量，即兴趣分量幅度为0，步骤S20结束；否则继续执行S203-S206。2CN110995376A权利要求书2/2页3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S30还包括：若兴趣分量幅度小于手指静止时确定的幅度阈值，则判断为无有效输入动作，并重复步骤S10-步骤S20。4.根据权利要求1