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用于在无线电范围、尤其是在室内区域的无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的方法、数字工具、设备和系统

摘要

为了在无线电范围(RR)中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动,其使得能够以最小的硬件复杂度容易地实现基于单传感器的重复性运动的自动化检测/识别,其另外满足了来自现有技术讨论之中的一些要求,其被提出为:‑ 基于接收到无线电范围(RR)中移动或固定的发射无线电终端(RT)与接收本地固定无线电设备(DEV)之间的有意或无意的通信的可量化无线电信号来收集(i)“接收信号强度[RSS]”值相关量(RSS‑VRQ)或(ii)“信道状态信息[CSI]”量(CSI‑Q),作为用于重复性运动检测/识别(RMDR)的输入数据,‑ 基于RSS值相关量(RSS‑VRQ)或CSI量(CSI‑Q)通过对所述量采用自相关以及对经自相关的量采用“快速傅里叶变换[FFT]”,以与所述重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值(PV)形式来确定所接收到的无线电信号中的模式,所接收到的无线电信号得自于以下事实,即重复性运动显著地不同使得它们在无线电范围(RR)中影响所发射的无线电信号,以及‑ 评估峰值(PV),直到根据阈值检查(THV)的峰值提供了特别地用于控制目的的可靠的陈述。

著录项

  • 公开/公告号CN107003397A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2017-08-01

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 西门子瑞士有限公司;

    申请/专利号CN201580059286.3

  • 申请日2015-10-30

  • 分类号

  • 代理机构中国专利代理(香港)有限公司;

  • 代理人周学斌

  • 地址 瑞士苏黎世

  • 入库时间 2023-06-19 02:58:05

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2020-05-05

    授权

    授权

  • 2017-08-25

    实质审查的生效 IPC(主分类):G01S13/00 申请日:20151030

    实质审查的生效

  • 2017-08-01

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于在无线电范围、尤其是在室内区域的无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的方法,根据权利要求8的前序部分的用于在无线电范围、尤其是在室内区域的无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的数字工具,根据权利要求17的前序部分的用于在无线电范围、尤其是在室内区域的无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的设备,以及根据权利要求20的前序部分的用于在无线电范围、尤其是在室内区域的无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的系统。

背景技术

为了在有限区域、尤其是在室内区域的有限区域中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势,存在许多不同的方案(例如,方法、系统等),但是它们全部都各自有利有弊。除所提及的室内区域之外但在建筑物外部的有限区域例如是无线电范围,其中通过无线电覆盖给出限制。

存在用在现今市场上的产品中的用于检测/识别重复性运动、尤其是节奏性手势的方法的许多示例。然而,它们都具有使得它们不适用于用作现代家庭自动化系统的一部分的缺点。绝大多数解决方案适用于以下两种一般性类别之一:

- 基于相机的解决方案,以及

- 基于硬件控制器的解决方案。

这两种类别都具有相同的问题,它们都需要附加硬件来运转。这意味着它们不满足维持低成本和简易性的要求。

诸如适配有陀螺仪的远程控件的硬件控制器还具有明显的问题,即它们要求用户携带物理设备。这起初挫败了许多具有手势识别系统的目的,因为用户可以替代地仅在远程处按下按钮。

基于相机的手势识别尽管避免了要求用户携带附加设备的问题,但无法充分地满足尊重用户隐私的要点。微软的Kinect是基于相机的手势识别设备的示例。当微软宣布要求用于Xbox One的Kinect是常开的以便控制台进行工作时,微软遇到了严重的批评。该策略在比如德国和澳大利亚的国家中尤其不受欢迎,并且微软最终撤销了其策略。由于家庭自动化实现的性质,将会难以避免常开(always-on)解决方案。

除了先前提及的常规方案以外,还存在利用无线通信网络在现代家庭和建筑物中的普遍存在性的几种新技术。具体而言,这些技术包括来自华盛顿大学的“WiSee”和“AllSee”项目。这两个项目都有问题,即它们要求非标准或专有硬件。“AllSee”具有大量的定制硬件组件,并且“WiSee”使用昂贵的软件定义的无线电和许多天线。因此,它们都没有使用现成硬件的资格。

又一类似项目是来自麻省理工学院的“Wi-Vi”,其也使用用于通过复杂软件定义的无线电硬件同时进行发送和接收的、具有特殊天线分离的多天线硬件,以实现手势识别。

圣巴巴拉市的加州大学已经开发了声称使用“Wi-Fi”来透视墙壁的另一项目,其使用激光扫描器、用于同步机器人的厘米毫米级受控移动的专门校准的轮胎以及专门定向的高增益天线来获得信号。这是一种复杂的解决方案,其使用机器人而不是简单的现成无线硬件。

可能存在其它方案。但是它们都不满足由于不同方案的上述反映所产生的以下要求:

- 快速行动,

- 覆盖有限区域(例如,无线电范围),尤其是整个公寓,

- 人们不携带设备,

- 现成硬件,以及

- 单传感器。

发明内容

本发明的目的是提出用于在无线电范围、尤其是在室内区域的无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的方法、数字工具、设备和系统,其使得能够以最小的硬件复杂度容易地实现基于单传感器的重复性运动自动化检测/识别,其另外满足了上述其它要求。

基于在权利要求1的前序部分中限定的用于检测/识别重复性运动的方法通过在权利要求1的特征部分中的特征来解决该目的。

还基于在权利要求8的前序部分中限定的用于检测/识别重复性运动的数字工具通过在权利要求8的特征部分中的特征来解决该目的。

此外,基于在权利要求17的前序部分中限定的用于检测/识别重复性运动的设备通过在权利要求17的特征部分中的特征来解决该目的。

另外,基于在权利要求20的前序部分中限定的用于检测/识别重复性运动的系统通过在权利要求20的特征部分中的特征来解决该目的。

本发明的主要思想是提出根据权利要求1、8、17和20的方法或数字工具或设备或系统,其每一个都通过以下内容使得能够实现在无线电范围(例如,室内区域——尤其是公寓内的不同房间)中影响至少一个无线电终端的所发射的无线电信号的具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动(例如,节奏性手势)的自动化的、优选地硬件和软件相关的、基于无线的检测/识别:

(i)基于接收到无线电范围中的移动或固定的发射无线电终端与接收本地固定无线电设备之间的有意或无意的通信的可量化无线电信号、尤其是根据IEEE 802.11的“无线局域网[WLAN]”/“无线保真[WiFi]”信号来收集重复性运动检测/识别作为输入数据,

(1)“接收信号强度[RSS]”值相关的量,例如,“接收信号强度指示[RSSI]”量、“信号噪声比[SNR]”量、“信道质量指示[CQI]”量、“分组接收率[PRR]”量、“分组丢失率[PLR]”量、“信号干扰比[SIR]”量和/或“信号干扰加噪声比[SINR]”量,

{附注:对于遵循采用其度量的无线链路估计的重复性运动的基于无线的检测/识别而言,对适当特性的选择是基本的。非常基础的指标——除了例如“接收信号强度指示[RSSI]”、“信号噪声比[SNR]”、“信道质量指示[CQI]”、“信号干扰比[SIR]”和“信号干扰加噪声比[SINR]”之外——但同样重要且有用的指标是“分组接收率[PRR]”和其补集(complement),即“分组丢失率[PLR]”。“分组接收率[PRR]”基本上是在接收器处接收到的分组相对于由发射器发送的所有分组的数目(参阅(i)T.Rein在苏黎世联邦理工学院的题为“Energy>Networks”的硕士论文;2007年4月;(ii)D.N.>communication”;剑桥大学计算机实验室的第741号技术报告;2009年1月)},或者

(2)“信道状态信息[CSI]”量,

(ii)基于所收集的“接收信号强度[RSS]”值相关的量或所收集的“信道状态信息[CSI]”量,通过对所述量采用自相关以及对经自相关的量采用“快速傅里叶变换[FFT]”,以与所述重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值形式来确定所接收到的无线电信号中的模式,所述所接收到的无线电信号得自于以下事实,即重复性运动显著地不同以使得它们例如由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个而在无线电范围中影响所发射的无线电信号,以及

(iii)评估所确定的峰值,直到根据阈值检查的所确定的峰值提供了特别地用于控制目的的可靠的陈述,所述陈述优选地是至少一个检测/识别数据(陈述的数字形式)或至少一个检测/识别信号(陈述的模拟形式),例如,表示例如电器的切换的ON/OFF(或者说切换的OFF/ON)状态的YES/NO陈述(参阅权利要求20)。

一句话总结,本发明在监听模式中使用简单的现有“WLAN/WiFi”设备,并仅在该设备上运行软件。除了在环境中的要发射任何事物的任何标准现成“WLAN/WiFi”设备之外不需要附加的硬件或软件组件。因此,维持了作为重要因素的低成本和简易性。本方案使得能够实现一种执行重复性运动检测/识别、尤其是节奏性手势检测/识别的新方式,其穿墙工作并且不需要任何种类的新硬件,从而将成本和复杂度保持为较低,并且还避免了当使用相机作为解决方案时存在的各种类型的隐私顾虑。当然,同样,这样的方案也将可能对用户的隐私感产生威胁。出于该原因,重要的是对手势识别特征的输入的具体手段对于用户的隐私不具侵略性,这意味着不能够就个人而言标识具体用户。

还使得能够实现检测在无线信道中多久有一次扰动。如果以非随机且重复性方式扰动信道,则其可以被分类成重复的频率。这允许检测比如挥手的手势。

作为基于根据IEEE 802.11的“无线局域网[WLAN]”/“无线保真[WiFi]”通信的优选实施例的替代,基于根据例如“蓝牙”、“DECT”和“ZigBee”的任何无线通信的其它实施例是可能的。

因而,假设将存在来自物理定位于作为期望的检测/识别区的无线电范围内或无线电范围附近的设备的无线通信量。如果不存在通信量,则本地固定无线电设备可以自己产生通信量。作为示例实现方式,期望的检测/识别区可能是家(房屋、公寓等),并且在其上实现本发明的主题的本地固定无线电设备例如是智能电视。家中的可以产生无线通信量的其它无线设备可以包括接入点、一个或多个膝上型计算机、移动电话、平板设备以及其它智能设备。

控制目的可以是自动控制家用电器或设施,尤其是供暖、气候控制、照明或安全设施、或者一般而言涉及到家庭自动化和家庭娱乐的所有方面(参阅权利要求6、15和20)。

另外,控制目的可以在于,与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率(在该频率处确定峰值)被用来编码家用电器或设施或一般而言家庭自动化和家庭娱乐的可自由选择的操作状态(参阅权利要求7和16)。

存在其中通过家庭自动化控制器进行的重复性运动(尤其是手势)检测/识别将会有用的许多情况,诸如改变房间的温度设置点。在该情形中,用户可以简单地以具体模式挥动他或她的手臂来升高或降低温度,从而消除了对直接与家庭控制器或者恒温器交互的需要。对于家庭自动化系统中的手势识别还存在数不尽的其它应用,诸如开启或关闭灯或其它电器、从床上开启咖啡机、改变电视上的频道等等。

最重要的一点是,本发明将会不需要添加任何新硬件,因为其可以使用现存的无线基础设施来收集数据。同样重要的是将系统整体实现在软件中且仅实现在一个设备中,使得本发明具有较大的经济优势。可以通过简单的软件更新将重复性运动(尤其是手势)检测/识别特征添加到新产品以及现存设备。这提供了极大的灵活性,因为可以做出决定来更新已经在市场上的产品,从而通过帮助它们维持竞争力来增加它们的寿命,或者可以为新产品保留(withold)更新。

另一个重要的点是,系统进行工作的唯一外部要求是在区域中存在无线通信量,如果没有任何通信量的话我们的设备可以产生通信量。甚至将不需要其上安装有重复性运动(尤其是手势)检测/识别软件的设备向网络进行认证,因为所使用的信息与无线电信道有关而与加密数据无关。唯一要求是其能够监听附近通信量。由于无线使能设备在现代家庭和建筑物中的普遍存在性,该要求非常容易满足。

相比于其它系统的又一重要优势是不需要校准,因为其将靠自己完成信号比较。

本发明的具体性质在于:

(1)人员(应当检测/检测其在具有发射无线电设备和接收无线电设备的无线电范围中的重复性运动)不必须自己携带发射无线电信号的任何电子设备。

(2)重复性运动检测/识别不提供任何信息来单独标识无线电范围中的一个或多个人(仅知晓内部是否有任何人员正在进行一些重复性运动(存在检测;参阅上面的附注))以及标识一个或多个人员所位于的无线电范围内的具体位置。

(3)具有无线电范围中的单个点(本地固定无线电设备,其用作用于无线电信号的传感器)和其中的改变就足够了;出于该原因,人们称其为“单传感器”。

(4)在本地固定无线电设备中使用商业现成WLAN/WiFi无线电接口内的信道估计功能。所需要的唯一信息是“接收信号强度[RSS]”值相关量,诸如优选地是“接收信号强度指示[RSSI]”量或“信道状态信息[CSI]”量。RSSI量或CSI量通常由IEEE>

为了访问所需要的信息,使用符合IEEE 802.11标准的方法来访问RSSI量或CSI量以用于无线电范围(优选地是房间)内部的重复性运动检测/识别。

关于用于重复性运动检测/识别的RSSI量,应提及的是,信号强度受环境中的许多因素影响。例如,金属物体可能反射信号并产生相长或相消干涉。水以及其它材料还已知为吸收IEEE 802.11的频率范围中的RF信号。使用这些属性来确定在区域中何时存在重复性运动。如果RSSI量保持相对稳定则假设不存在重复性运动。如果RSSI量不稳定,那么可能存在重复性运动。

在典型的室内环境中,将会存在反射信号的许多不同材料的物体和基础设施。该多路径效应意味着RSSI量将对发射器与接收器之间的视线外部的环境改变是敏感的。这意味着根据本发明的解决方案对于根据无线设备的物理放置而在整个房间或可能地是多个房间中检测/识别重复性运动是有利的。

关于针对重复性运动检测/识别的CSI量,应当解释“信道状态信息[CSI]”的含义。

无线通信信道是非常不稳定的。不断发生信号的反射、折射、衍射和吸收,这是因为有墙、门、家具和人员位于两个通信设备周围。所接收的无线信号不仅受设备之间的直接视线中的障碍物的影响。其还受可能引起将会把能量朝向接收天线转发的反射的任何事物的影响。出于这个原因,几乎每个无线通信标准都在通信期间包括校准阶段。这是通过发送称为“前导码”并由标准定义的事先已知的数据序列来完成的。然后接收器将在频域中比较所接收的信号与所发送的信号,使得接收器能够建立“补偿向量”。在使用“多输入多输出(MIMO)”系统的情况中,按天线完成补偿,这导致了“补偿矩阵”而不是“补偿向量”。

当CSI矩阵将包含关于直接受房间中的障碍物影响的信道的信息时,矩阵中的改变则将暗示信道中的改变,这然后将暗示房间中的障碍物的改变。矩阵中的大改变将暗示所产生的反射中的大改变。静态矩阵将意味着信道保持相同,从而意味着不存在重复性运动。在现实生活中由于热噪声和类似效应而不可能遇到静态矩阵。

可以仅从本地无线电设备获得CSI矩阵,如果其中的驱动器允许的话。然而,在本地获得CSI矩阵的能力并不是在现今存在于市场上的所有驱动器中都是可用的。出于这个原因,我们已经开发了实现这点的另外的方式:对IEEE 802.11标准的IEEE 802.11n-2009修订允许从远程设备获得CSI矩阵的标准化方式。将在CSI帧内部获得该信息(参阅IEEE>802.11n-2009,章节7.4.10.6),所述信息包含称为“CSI报告字段”的字段(参阅IEEE>802.11n-2009,章节7.3.1.27)。通过这点,一个设备可以获得无线电范围中的所有设备的CSI矩阵,从而允许从一个单点监控大覆盖区域。

然而,这将仅在测量WLAN/WiFi设备是静态的情况下起作用,这是由于本地固定无线电设备而引起的情况。移动所述设备将导致接收到的反射中的很大改变,即使在房间中不存在重复性运动。

为了完成重复性运动检测/识别,使用RSSI量或CSI量作为信道上的扰动的度量。一旦获得原始RSSI或CSI数据,就通过对数据进行自相关来寻找模式。为了获得频率,对经自相关的数据执行快速傅里叶变换。一旦已经变换了数据,就发现最大值将会位于最常见的频率处。这暗示着可以将不同频率定义为不同的重复性运动。例如,2 Hz的频率可以触发家庭自动化系统开启房间中的灯,并且4Hz的频率可以关闭灯。可能的不同手势的数目则将会仅由用户准确地再现不同频率的能力所限制。

还可以使用不同频率的组合,以及更长的手势,包括使用不同速度的移动。

指出以下内容是非常重要的:诸如手势的重复性运动不必发生在发送器与接收器之间的直接路径中。重复性运动/手势不仅是关于重复性地部分阻隔信号;比那要复杂得多,因为手的移动可能实际上增加了在传播距离的一部分期间接收到的信号。

没有在直接视线(LoS)内发生的重复性运动/节奏性手势将对间接接收产生四种类型的变更:

反射:信号通过金属物品的镜面反射

吸收:信号被部分抑制(silence)

衍射:波撞击在起“透镜”作用的物体上,从而相比于其它物体(比如棱镜)更多地影响某些波长

折射:在传播期间由于经改变的密度而引起的方向改变(比如在一杯水中的吸管)

它们中的每一个都将对信号具有不同影响,其将减小或放大接收到的“接收信号强度[RSS]”。在具有多路径的实际场景中,无法事先知晓挥手对信号的影响。然而,无论该影响多复杂,其在我重复挥手时都将被重复。这正是为什么自相关是所提出的解决方案的关键要素。

作为独一无二的设计,本发明的主题优选地一方面是方法或数字工具,并且另一方面是设备或系统。

根据权利要求8的数字工具包括在处理器上运行的程序模块,其中程序模块优选地可从服务器或云端下载(参阅权利要求10)或者可经由USB棒更新(参阅权利要求11)或者另外被存储或可上载或可下载到被插入到或可插入到包括处理器和无线电接口的设备中的存储介质中(参阅权利要求17)。关于所引用的选项(替换方案),数字工具优选地是在不同无线电设备的处理器上运行的“App”(应用软件),所述不同无线电设备可以是每一个都结合了无线电接口的台式PC或“一体化”PC、智能电话、笔记本电脑、平板设备等。换言之,数字工具优选地是为特定目的设计的计算机程序产品。可以与用于检测/识别重复性运动的设备或系统共同地或分离地售卖或分销数字工具。这样的设备或系统可以例如是电信器械、家用电器、医疗器械、家庭自动化系统、家庭娱乐系统等等。

在下文中,给出了由于重复性运动检测/识别、尤其是节奏性手势检测/识别而产生的可能的基于步骤的“用例场景”:

步骤1:用户期望增加他的房屋的温度。

步骤2:用于重复性运动检测/识别、尤其是节奏性手势检测/识别的系统正在后台中运行,正在观察无线信号并寻找预定义的重复性运动/节奏性手势。

步骤3(可选:用户在空中用他的手画出预定义的手势。所述手势包括具有大致预定速度的重复模式。该手势的含义是唤醒系统。

步骤4(可选:系统检测到用以唤醒的预定义手势并准备好检测另一手势。

步骤5:用户在空中用他的手画出预定义的手势。所述手势包括具有大致预定速度的重复模式。该手势的含义是升高温度。

步骤6:系统检测到用以增加温度的预定义手势并向外部系统发送信号来增加温度

步骤7(可选:系统发出已经接收到手势的确认信号的声音。

步骤8(可选:系统进入待机。

在其它从属权利要求中阐述与对应优势相关联的本发明的另外的便利改进。

附图说明

另外,根据图1到8从本发明的优选实施例的以下描述中呈现本发明的其它有利发展。所述附图示出了:

图1:在无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势,

图2:作为第一实施例的用于根据图1的在无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的数字工具、设备和系统的布局,

图3:作为第二实施例的用于根据图1的在无线电范围中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的数字工具、设备和系统的布局,

图4:基于信道结构的根据第一实施例的由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的评估,

图5:基于信道结构的根据第二实施例的由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的评估,

图6:用于检测/识别重复性运动的流程图,其表示使用无线电信号(尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号)的、根据图4测量和评估所述模式的、根据图2的数字工具(或者说程序模块)的算法,

图7:用于检测/识别重复性运动的流程图,其表示使用无线电信号(尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号)的、根据图5测量和评估所述模式的、根据图3的数字工具(或者说程序模块)的算法,

图8:对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的测量和评估的第一形象化,

图9:对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的测量和评估的第二形象化,

图10:对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的测量和评估的第三形象化。

具体实施方式

图1示出了用于在诸如例如公寓房屋APTH的公寓APT之类的室内区域IDA中检测/识别重复性运动、尤其是节奏性手势的场景。在室内区域IDA中检测/识别的重复性运动、尤其是节奏性手势可以源自例如人、动物或机器人。

与公寓APT相邻的是邻居公寓APT-N。所描绘的公寓APT包含若干房间,图形地描画了公寓APT中的6个房间和邻居公寓APT-N中的两个房间的轮廓。在两个公寓APT、APT-N中,都部署了局域无线基础设施。这可以是例如“无线局域网[WLAN]”,但是其它无线技术也是可能的,诸如蓝牙、DECT、ZigBee等。公寓APT中的6个房间是在图1中由“厅1”标识的门厅、厨房、客厅、卧室、在图1中由“厅2”标识的更衣室以及浴室,其中并没有详细标识邻居公寓APT-N的两个房间。

由于在每个公寓中部署的“无线局域网”,给出了无线电范围RR或覆盖区域,其并非必然被限制到公寓APT(参阅图1中的描绘,其中无线电范围RR或覆盖区域延伸到邻居公寓APT-N)。一般而言,无线电范围RR本质上是通过根据无线电频率“视线[LoS]”的发射无线电信号的发射设备到接收所发射的无线电信号的接收设备之间的最大距离给出的。菲涅耳带FZ是两个设备的天线之间的椭圆形区域,其中物体的存在将会产生相消反射,从而引起所传输的能量中的严重降低。由于例如在多个无线电信道上发射无线电信号并且可以在两个方向中实现无线电信号发射,因此所述两个设备被称为收发设备。在图1中通过两个收发设备之间的双箭头和/或菲涅耳椭圆FZ(椭圆是椭圆体的2D表示)来描绘该情形,其中每个双箭头指示两个收发设备之间的有意通信。然而,这意味着在其中仅示出没有双箭头的菲涅耳椭圆或菲涅耳带FZ的那些情况中,存在两个收发设备之间的无意通信。

在公寓APT中部署的“无线局域网”是由可以跨公寓APT分布的若干固定或移动的无线电终端RT以及具有包含无线电程序模块的无线电接口RIF的本地固定无线电设备DEV所形成的,所述无线电程序模块是有时也称为驱动器的软件模块,其是基于所使用的无线技术的。针对邻居公寓APT-N,在原则上同样的情况可以是可能的。然而,如图1中描绘的,在该公寓APT-N的房间中只有一个固定或移动的无线电终端RT-N,其中该无线电终端RT-N无意地向公寓APT中的本地固定无线电设备DEV发射无线电信号(参阅通过两个设备之间的菲涅耳椭圆描绘出的)。如果无线电信号没有去往或来自专用网络(例如,公寓APT内的网络),则可以完全忽视该信号。这是通过分析无线帧的报头中的发送和接收地址来完成的,并且这将会保证邻居公寓中的重复性运动将不会对占用检测具有影响。

关于图1中示出的公寓APT,存在位于厅1、厨房、客厅和卧室中的4个无线电终端RT。还存在位于客厅中的本地固定无线电设备DEV。所引用的4个无线电终端RT之中,厅1中的那一个被标示为无线接入点AP,其是到外部网络(例如,用于互联网和电话应用的有线网络)的“无线局域网”的接口。其余3个无线电终端RT中的一个无线电终端RT、例如客厅中的那一个被实现在电视TV中。卧室中的和厨房中的另两个无线电终端RT可以各自例如是平板设备或智能电话。所有3个其余无线电终端RT都具有到无线接入点AP的直接连接,其通过双箭头来表示。

除了该直接连接之外,无线接入点AP还各自建立并维护与公寓APT中的其它三个无线电终端RT和本地固定无线电设备DEV的有意通信,尽管没有描绘在每个情况中的对应菲涅耳椭圆FZ。

当本地固定无线电设备DEV同时监听所有无线电终端时,本地固定无线电设备DEV能够实现“检测/识别区域”,其基本上由所有菲涅耳椭圆FZ的覆盖来呈现。在现实中,“检测/识别区域”不是对能够在何处检测到重复性运动的绝对限制,因为墙和家具将会对信号有一些影响。但是其是非常好的近似。在一些情形下,一些房间可能根本未被“检测/识别区域”覆盖。这例如是关于浴室的情况。如果所述房间被信号的无线传播所覆盖(或部分覆盖)的话,有时可以检测到没有无线设备的房间中的重复性运动。这样的情况的示例将会是厅2。

另一重要但可选的要素是本地固定无线电设备DEV有“监控模式”的能力。监控模式是在大部分WLAN设备中存在的能力,其允许接收没有指向本地固定无线电设备DEV的WLAN帧。

“监控模式”的一部分是通过硬件实现的,并且另一部分是通过软件实现的。当启用“监控模式”时,内部MAC滤波器将停止对朝向所述设备发送的帧进行滤波并将开始转发指向其它设备的帧。

存在不同于当前实现方式的可能的许多其它实现方式。例如,“检测/识别区域”可以本质上如无线电范围那样大,这意味着更多的无线电终端是必要的,或者“检测/识别区域”可以显著地更小,这降低了针对在无线电范围中检测/识别重复性运动的机会。

为了利用存在于公寓APT中的“无线局域网”来实现公寓APT中的重复性运动检测/识别,使用具有商业现成无线电接口RIF的本地固定无线电设备DEV内的信道估计功能或接收信号强度的测量。为了得到重复性运动检测/识别,所需要的唯一信息为:

(i)“接收信号强度[RSS]”值相关的量,诸如,“接收信号强度指示[RSSI]”量、“信号噪声比[SNR]”量、“信道质量指示[CQI]”量、“分组接收率[PRR]”量、“分组丢失率[PLR]”量、“信号干扰比[SIR]”量和/或“信号干扰加噪声比[SINR]”量,或者

(ii)“信道状态信息(CSI)”量。

所有的量都是一般地已知的(参阅(i)T.Rein在苏黎世联邦理工学院处的题为“Energy>Networks”的硕士论文;2007年4月;(ii)D.N.>communication”;剑桥大学计算机实验室的第741号技术报告;2009年1月)。然而,RSSI量或(优选地使用的)CSI量通常由IEEE>

关于用于重复性运动检测/识别的RSSI量,应提及的是,信号强度受环境中的许多因素影响。例如,金属物体可能反射信号并产生相长或相消干涉。水以及其它材料还已知为吸收IEEE 802.11的频率范围中的RF信号。使用这些属性来确定在区域中何时存在重复性运动。如果RSSI量保持相对稳定则假设不存在重复性运动。如果RSSI量不稳定,那么可能存在重复性运动。

在典型的室内环境中,将会存在反射信号的许多不同材料的物体和基础设施。该多路径效应意味着RSSI量将对发射器与接收器之间的视线外部的环境改变是敏感的。这意味着根据本发明的解决方案对于根据无线设备的物理放置而在整个房间或可能地是多个房间中检测/识别重复性运动是有利的。

就此,应当再次提到的是,关于上面给出的涉及到“信道状态信息[CSI]”及其针对重复性运动检测/识别的含义的陈述,除了不同类型的“接收信号强度[RSS]”值相关量之外,可能有必要解释“信道状态信息[CSI]”背后的含义。

无线通信信道是非常不稳定的。在两个收发设备之间(诸如例如厅1中的无线接入点AP与客厅中的本地固定无线电设备DEV之间)发射的无线电信号的反射、折射、衍射和吸收不断发生,这是因为有墙、门、家具和人位于两个通信设备附近。所接收的无线信号不仅受设备之间的直接“视线”中的障碍物的影响。还有如下事实,即能够引起如刚刚提及的影响的任何事物,其将会把能量朝向接收天线转发。该情形由前文提及的菲涅耳带FZ来表示。

出于这个原因,诸如IEEE 802.11 WLAN标准的几乎每个无线通信标准都定义了通信期间的校准阶段。该校准是通过发送由WLAN标准定义且由发射设备部署的称为“前导码”的事先已知的数据序列来完成的。所述发射设备可以是厅1中的无线接入点AP或者公寓APT或邻居公寓APT-N中的任何其它无线电终端RT。所述接收设备(其在我们的情况中是客厅中的本地固定无线电设备DEV)然后将在频域中比较接收到的无线电信号与所发送的前导码信号,使得接收设备可以形成或产生“补偿向量”。在使用“多输入多输出[MIMO]”系统的情况中,按天线完成补偿,这导致了“补偿矩阵”而不是“补偿向量”。

换言之,产生基于标量、向量或矩阵的“信道状态信息[CSI]”数据。当CSI数据将包含关于直接受公寓中的重复性运动影响的信道的信息时,CSI数据中的改变暗示信道中的改变,这然后将暗示公寓APT中的重复性运动。CSI数据中的大改变将暗示所产生且被影响(例如,被反射、折射、衍射和吸收影响)的信号中的大改变。静态CSI数据将意味着信道状态相同,从而意味着不存在重复性运动。

此类重复性运动检测/识别将仅在测量中的本地固定无线电设备是静止的情况下起作用。移动本地固定无线电设备DEV将导致接收到的受影响信号中的很大改变,即使在公寓APT中不存在重复性运动。如果所包括的包含无线电模块(或者说驱动器)的无线电接口RI(其例如是基于WLAN技术的)允许这样的话,可以仅从本地固定无线电设备DEV获得CSI数据。然而,在本地获得CSI数据的能力并不在存在于现今的市场上的其中使用的所有无线电接口RIF(或者说驱动器)中都是可用的。出于该原因,必须使用实现CSI数据的另外的方式。对“IEEE 802.11”标准规范的IEEE 802.11n-2009修订允许从远程设备获得CSI数据的标准化方式。将在CSI帧内部获得该信息(参阅IEEE>),所述信息包含称为“CSI报告字段”的字段(参阅IEEE>)。通过使用该信息,本地固定无线电设备DEV可以获得无线电范围RR、优选地是公寓APT中的所有收发设备的CSI数据,从而允许从一个单点监控大覆盖区域。

为了访问所需要的信息,使用符合IEEE 802.11标准的方法来访问RSSI量或CSI量以用于无线电范围、优选地是房间内部的重复性运动检测/识别。

然而,这将仅在测量中的WLAN/WiFi设备是静态的情况下起作用,这是由于本地固定无线电设备而引起的情况。移动所述设备将导致接收到的反射中的大改变,即使在房间中不存在重复性运动。

为了进行重复性运动检测/识别,使用RSSI量或CSI量作为信道上的扰动的度量。一旦获得原始RSSI数据或CSI数据,就通过对数据进行自相关来寻找模式。为了获得频率,对经自相关的数据执行快速傅里叶变换。一旦已经变换了数据,就发现最大值将位于最常见的频率处。这暗示着可以将不同频率定义为不同的重复性运动。例如,2Hz的频率可以触发家庭自动化系统开启房间中的灯,并且4Hz的频率可以关闭灯。可能的不同手势的数目则将会仅由用户准确地再现不同频率的能力所限制。

还可以使用不同频率的组合,以及更长的手势,包括使用不同速度的移动。

指出以下内容是非常重要的:诸如手势的重复性运动不必发生在发送器与接收器之间的直接路径中。重复性运动/手势不仅是关于重复性地部分阻隔信号;比那要复杂得多,因为手的移动可能实际上增加了在传播距离的一部分期间接收到的信号。

没有在直接视线(LoS)内发生的重复性运动/节奏性手势将对间接接收产生四种类型的变更:

反射:信号通过金属物品的镜面反射

吸收:信号被部分抑制(silence)

衍射:波撞击在起“透镜”作用的物体上,从而相比于其它物体(比如棱镜)更多地影响某些波长

折射:在传播期间由于经改变的密度而引起的方向改变(比如在一杯水中的吸管)

它们中的每一个都将对信号具有不同影响,其将减小或放大接收到的“接收信号强度[RSS]”。在具有多路径的实际场景中,无法事先知晓挥手对信号的影响。然而,无论该影响多复杂,其在我重复挥手时都将被重复。这正是为什么自相关是所提出的解决方案的关键要素。

图2用软件(或者说模块级)上的“功能块”交互(具有实线的块)以及硬件(或者说设备或系统级)上的“功能块”交互(具有虚线的块)示出了基于作为第一实施例的用于根据图1的在无线电范围RR中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的数字工具DT、称为“设备”的本地固定无线电设备DEV和系统SYS的功能块的布局。所有描绘的块存在于系统SYS中,而图2的在中间和左侧的块是设备DEV的一部分。

数字工具DT包括(关于所提及的软件或者说模块级)可在处理器PRC上执行的程序模块PGM,其中程序模块PGM优选地是可从服务器或云端下载的或者可例如经由“通用串行总线[USB]”棒上载。

此外(关于所提及的硬件或者说设备或系统级),可能的是,数字工具DT或者说程序模块PGM被存储、可上载或可下载到计算机可读存储介质STM中,该计算机可读存储介质STM被插入到或可插入到或被集成在具有处理器PRC和如上面提及的无线电接口RIF的设备DEV中。计算机可读存储介质STM被分配给处理器PRC并与处理器PRC一起形成共用功能单元,使得处理器PRC执行存储在存储介质STM中的程序模块PGM。

关于所引用的选项(替换方案),数字工具优选地是在不同无线电设备的处理器上运行的“App”(应用软件),所述无线电设备可以是每一个都结合了无线电接口的台式PC或“一体化”PC、智能电话、笔记本电脑、平板设备等。换言之,数字工具优选地是为特定目的设计的计算机程序产品。可以与用于检测/识别重复性运动的设备DEV或系统SYS共同地或分离地售卖或分销数字工具DT。这样的设备或系统可以例如是电信器械、家用电器、医疗器械、家庭自动化系统、家庭娱乐系统,等等。

出于由程序模块PGM执行的重复性运动检测/识别RMDR的目的,当根据图1中所示和上面描述的场景时,针对多个时间帧、尤其是连续时间帧在本地固定无线电设备DEV处接收的“接收信号强度[RSS]”值RSS-V是输入数据,其用于在处理器PRC上可执行的数字工具DT的程序模块PGM或者用于执行存储在设备DEV(或者说系统SYS)的存储介质STM中的程序模块PGM的处理器PRC。所述输入数据在第一情况中由无线电模块RM提供,并且在第二情况中由无线电接口RIF提供。

关于图1中所示且上面描述的场景,针对并行的有意或无意的所有通信或针对所选通信进行无线电范围RR中的重复性运动检测/识别RMDR,其中通信的选择是基于软件的/由软件支持的。

基于所输入的RSS值RSS-V,在处理器PRC上可执行的数字工具DT的程序模块PGM或者执行存储在设备DEV(或者说系统SYS)的存储介质STM中的程序模块PGM的处理器PRC收集多个RSS值相关量RSS-VRQ作为用于关于多个时间帧的重复性运动检测/识别RMDR的输入数据,所述多个RSS值相关量RSS-VRQ尤其是以下中的至少一种:多个“接收信号强度指示[RSSI]”量、多个“信号噪声比[SNR]”量、多个“信道质量指示[CQI]”量、多个“分组接收率[PRR]”量、多个“分组丢失率[PLR]”量、多个“信号干扰比[SIR]”量以及多个“信号干扰加噪声比[SINR]”量。

基于如这样的在无线电范围RR中在多个无线电信道RCH上发射无线电信号的至少一个无线电终端RT的受影响的可量化无线电信号(其将在稍后关于图4和6被详细描述)的重复性运动检测/识别RMDR的特征在于,所确定的峰值SPV,并且所述峰值SPV是由于通过所输出的至少一个检测/识别信号DS或至少一个检测/识别数据DD将在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV与阈值THV进行的比较而产生的,并且指示影响所发射的无线电信号的重复性运动。指示重复性运动可以被扩大至基于所提供的数据向任何数目的其它系统或设备警告或通知关于重复性运动的状态。被通知的系统或设备可以包括将会得益于刚实行的重复性运动检测/识别的任何事物。

所述至少一个所输出的检测/识别数据DD或所述至少一个检测/识别信号DS可以用于自动地控制外部设备ED,诸如家用电器或设施,尤其是供暖、气候控制、照明或安全设施,或者一般而言用于家庭自动化和家庭娱乐。

根据关于该主题的优选实施例并且从而返回到图1,在公寓APT的终端相关的区域TRA(其通过厨房、客厅、卧室和厅1给出,并且所引用的无线电终端RT中的至少一个各自位于其中)中,可以由于每一个由用于检测/识别关于无线电范围RR中的每个终端相关的区域TRA的具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动的数字工具DT、设备DEV和/或系统SYS产生的检测/识别数据DD或检测/识别信号DS而单独地和/或独立地控制外部设备ED。

因此,例如,当关于客厅,由于人的手势(例如,挥手)而产生检测/识别数据DD或检测/识别信号时,可以开启该房间中的照明,假设之前照明是关闭的。并列地,当关于卧室,由于另一个人的手势(例如,也是挥手)而产生另一检测/识别数据或另一检测/识别信号DS时,可以关闭该房间中的照明,假设之前照明是开启的。

由于该给出的示例,可以容易地理解到,可设想到众多使用示例,其每一个都可以用作另外的实施例。

外部设备ED出于该目的而包括在“外部设备”特定的控制器CRT上运行的控制模块CM。在该情况中,存在用于在无线电范围RR中检测/识别重复性运动、尤其是节奏性手势的系统SYS,其包括具有控制器CRT和在其上运行的控制模块CM的外部设备ED和设备DEV。对于这样的系统SYS,外部设备ED(或者说控制器CTR)与设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)连接,并且与设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)一起形成功能单元,使得在设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)正在检测/识别重复性运动、尤其是节奏性手势的时候,经由控制器CTR和在其上运行的控制模块CM实行外部设备的自动控制。优选地,当前被关闭的外部设备ED被开启,或者当前被开启的外部设备ED被关闭。

基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以被部署或安装到具有所引用的无线电接口的任何其它设备上,只要该设备是固定的。因此,例如,集成在电视或无线接入点中的无线电终端其自身就可以是合适的候选。所述环境也不限于公寓。地铁隧道或室外区域也可以充当潜在位置。算法其自身不具有所支持设备的最大数目。该参数仅由在其上安装算法的硬件所限制。还应提及的是,基于所提及的功能块的设备或数字工具DT独立于任何现存的加密而进行工作。

另外,基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以被设计成使得取决于接收到的信号的源和目的地而将接收到的信号登记分类。因此,如上面已经提及的;如果信号不是去往或来自专用网络,则可以完全忽视该信号。这是通过分析无线帧的报头中的发送和接收地址来完成的,并且这将会保证邻居公寓中的重复性运动将不会对重复性运动检测/识别具有影响。

涉及数字工具且在设备内部实现的算法和方法利用了由公寓内部的不同设备发送的现存的无线帧。基于WLAN的重复性运动检测/识别固有地是被动的;无需发送任何种类的无线帧来获得关于重复性运动的读数。同样重要的是,在设备内部(除了设备之外)不需要附加软件。如果出于某些未预料到的原因而不存在无线通信量,那么不能够发生占用检测。针对这样的情况,可以向所述设备添加应用来在任何需要的时候产生该无线通信量。

基于所提及的功能块的设备或数字工具DT能够监控正在有意地或无意地与公寓的无线接入点进行通信的无线电范围中的所有无线电终端。这使得能够实现将检测/识别范围限制到一个单个公寓。取决于无线电终端的量和每个无线电终端的位置,基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以能够检测/识别整个公寓中的重复性运动。

图3用软件(或者说模块级)上的“功能块”交互(具有实线的块)以及硬件(或者说设备或系统级)上的“功能块”交互(具有虚线的块)示出了基于作为第二实施例的用于根据图1的在无线电范围RR中检测/识别具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动、尤其是节奏性手势的数字工具DT、称为“设备”的本地固定无线电设备DEV和系统SYS的功能块的布局。所有描绘的块存在于系统SYS中,而图3的在中间和左侧的块是设备DEV的一部分。

数字工具DT包括(关于所提及的软件或者说模块级)可在处理器PRC上执行的程序模块PGM,其中程序模块PGM优选地是可从服务器或云端下载的或者可例如经由“通用串行总线[USB]”棒上载。

此外(关于所提及的硬件或者说设备或系统级),可能的是,数字工具DT或者说程序模块PGM被存储、可上载或可下载到计算机可读存储介质STM中,该计算机可读存储介质STM被插入到或可插入到或被集成在具有处理器PRC和如上面提及的无线电接口RIF的设备DEV中。计算机可读存储介质STM被分配给处理器PRC并与处理器PRC一起形成公用功能单元,使得处理器PRC执行存储在存储介质STM中的程序模块PGM。

关于所引用的选项(替换方案),数字工具优选地是在不同无线电设备的处理器上运行的“App”(应用软件),所述无线电设备可以是每一个都结合了无线电接口的台式PC或“一体化”PC、智能电话、笔记本电脑、平板设备等。换言之,数字工具优选地是为特定目的设计的计算机程序产品。可以与用于检测/识别重复性运动的设备DEV或系统SYS共同地或分离地售卖或分销数字工具DT。这样的设备或系统可以例如是电信器械、家用电器、医疗器械、家庭自动化系统、家庭娱乐系统,等等。

出于由程序模块PGM执行的重复性运动检测/识别RMDR的目的,当根据图1中所示和上面描述的场景时,由于针对多个时间帧、尤其是连续时间帧对本地固定无线电设备DEV的信道估计而产生的多个“信道状态信息[CSI]”数据分组CSI-DP是是输入数据,其用于在处理器PRC上可执行的数字工具DT的程序模块PGM或者用于执行存储在设备DEV(或者说系统SYS)的存储介质STM中的程序模块PGM的处理器PRC。所述输入数据在第一情况中由无线电模块RM提供,并且在第二情况中由无线电接口RIF提供。

关于图1中所示且上面描述的场景,针对并行的有意或无意的所有通信或针对所选通信进行无线电范围RR中的重复性运动检测/识别RMDR,其中通信的选择是基于软件的/由软件支持的。

基于所输入的CSI数据分组CSI-DP,在处理器PRC上可执行的数字工具DT的程序模块PGM或者执行存储在设备DEV(或者说系统SYS)的存储介质STM中的程序模块PGM的处理器PRC收集多个CSI量CSI-Q作为用于关于所述多个时间帧的重复性运动检测/识别RMDR的输入数据。

基于如这样的在无线电范围RR中在多个无线电信道RCH上发射无线电信号的至少一个无线电终端RT的受影响的可量化无线电信号的重复性运动检测/识别RMDR(其将在稍后关于图5和7被详细描述)的特征在于所确定的峰值SPV,并且所述峰值SPV是由于通过所输出的至少一个检测/识别信号DS或至少一个检测/识别数据DD将在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV与阈值THV进行的比较而产生的,并且指示影响所发射的无线电信号的重复性运动。指示重复性运动可以被扩大至基于所提供的数据向任何数目的其它系统或设备警告或通知关于重复性运动的状态。被通知的系统或设备可以包括将会得益于刚实行的重复性运动检测/识别的任何事物。

所述至少一个所输出的检测/识别数据DD或所述至少一个检测/识别信号DS可以再次用于自动地控制外部设备ED,诸如家用电器或设施,尤其是供暖、气候控制、照明或安全设施,或者一般而言用于家庭自动化和家庭娱乐。

再次根据关于该主题的优选实施例并且从而返回到图1,在公寓APT的终端相关的区域TRA(其通过厨房、客厅、卧室和厅1给出,并且所引用的无线电终端RT中的至少一个各自位于其中)中,可以由于每一个由用于检测/识别关于无线电范围RR中的每个终端相关的区域TRA的具有至少一个运动速度且每个都至少一次重复的重复性运动的数字工具DT、设备DEV和/或系统SYS产生的检测/识别数据DD或检测/识别信号DS而单独地和/或独立地控制外部设备ED。

再一次例如,当关于客厅、由于人的手势(例如,挥手)而产生检测/识别数据DD或检测/识别信号时,可以开启该房间中的照明,假设之前照明是关闭的。并列地,当关于卧室、由于另一个人的手势(例如,也是挥手)而产生另一检测/识别数据或另一检测/识别信号DS时,可以关闭该房间中的照明,假设之前照明是开启的。

由于该给出的示例,可以再次容易地理解到,可设想到众多使用示例,其每一个都可以用作另外的实施例。

外部设备ED再次出于该目的而包括在“外部设备”特定的控制器CRT上运行的控制模块CM。在该情况中,存在用于在无线电范围RR中检测/识别重复性运动、尤其是节奏性手势的系统SYS,其包括具有控制器CRT和在其上运行的控制模块CM的外部设备ED和设备DEV。对于这样的系统SYS,外部设备ED(或者说控制器CTR)与设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)连接,并且与设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)一起形成功能单元,使得在设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)正在检测/识别重复性运动、尤其是节奏性手势的时候,经由控制器CTR和在其上运行的控制模块CM实行外部设备的自动控制。优选地,当前被关闭的外部设备ED被开启,或者当前被开启的外部设备ED被关闭。

基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以被再次部署或安装到具有所引用的无线电接口的任何其它设备上,只要该设备是固定的。因此,例如,集成在电视或无线接入点中的无线电终端其自身就可以是合适的候选。所述环境也不限于公寓。地铁隧道或室外区域也可以充当潜在位置。算法其自身不具有所支持设备的最大数目。该参数仅由在其上安装算法的硬件所限制。还应提及的是,基于所提及的功能块的设备或数字工具DT独立于任何现存的加密而进行工作。

另外,基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以被设计成再次使得取决于接收到的信号的源和目的地而将接收到的信号登记分类。因此,如上面已经提及的;如果信号不是去往或来自专用网络,则可以完全忽视该信号。这是通过分析无线帧的报头中的发送和接收地址来完成的,并且这将会保证邻居公寓中的重复性运动将不会对重复性运动检测/识别具有影响。

涉及数字工具且在设备内部实现的算法和方法再次利用了由公寓内部的不同设备发送的现存的无线帧。基于WLAN的重复性运动检测/识别固有地是被动的;无需发送任何种类的无线帧来获得关于重复性运动的读数。同样重要的是,在设备内部(除了设备之外)不需要附加软件。如果出于某些未预料到的原因而不存在无线通信量,那么不能够发生占用检测。针对这样的情况,可以向所述设备添加应用来在任何需要的时候产生该无线通信量。

基于所提及的功能块的设备或数字工具DT能够再次监控正在有意地或无意地与公寓的无线接入点进行通信的无线电范围中的所有无线电终端。这使得能够实现将检测/识别范围限制到一个单个公寓。取决于无线电终端的量和每个无线电终端的位置,基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以能够检测/识别整个公寓中的重复性运动。

图4基于信道结构示出了根据第一实施例的由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的评估。基于图1中所示和本文描述的场景,至少一个无线电终端RT在无线电范围RR(尤其是每一个与菲涅耳带FZ有关)中在多个无线电信道RCH上发射无线电信号、尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号,其每一个都由于无线电终端RT与本地固定无线电设备DEV之间的有意或无意的通信而各自被本地固定无线电设备DEV接收。

为了评估由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式,在一开始有必要基于针对多个(例如,50个)时间帧TF、尤其是连续时间帧TF接收到的RSS值RSS-V在本地固定无线电设备处收集对应于所述多个时间帧TF的多个RSS值相关量RSS-VRQ。所述多个时间帧称为“滑动窗”,其中术语“滑动”的意思是数目是可变的。

所述多个RSS值相关量RSS-VRQ例如是以下中的至少一种:多个“接收信号强度指示[RSSI]”量、多个“信号噪声比[SNR]”量、多个“信道质量指示[CQI]”量、多个“分组接收率[PRR]”量、多个“分组丢失率[PLR]”量、多个“信号干扰比[SIR]”量以及多个“信号干扰加噪声比[SINR]”量,其中优选的是,RSS值相关量RSS-VRQ是所述多个“接收信号强度指示[RSSI]”量。

然后,通过对RSS值相关量RSS-VRQ采用自相关以及对经自相关的RSS值相关量RSS-VRQ采用“快速傅里叶变换[FFT]”,以在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV的形式来确定在所收集的多个RSS值相关量RSS-VRQ中的特定于重复性运动的模式。

用于分析的算法包括优选地在50个时间帧(大致对应于一秒)的“滑动窗”上收集RSSI量,以及以窗口内峰值PV的形式确定所述模式。如果该峰值PV在某个任意的和/或实验地或自动地确定的值之上,那么检测到重复性运动。

在图8到10中形象化了以在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV的形式的这样确定的模式。

可以事先确定要对“检测/识别事件”触发的动作,或者甚至可以相对于其它条件(比如当日时间或外部阳光的量)动态地确定所述动作。

图5基于信道结构示出了根据第二实施例的由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的评估。基于图1中所示和本文描述的场景,至少一个无线电终端RT在无线电范围RR(尤其是每一个与菲涅耳带FZ有关)中在多个无线电信道RCH上发射无线电信号、尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号,其每一个都由于无线电终端RT与本地固定无线电设备DEV之间的有意或无意的通信而各自被本地固定无线电设备DEV接收。

为了评估由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式,在一开始有必要基于针对多个(例如,50个)时间帧TF、尤其是连续时间帧TF对本地固定无线电设备DEV的信道估计而产生的多个“信道状态信息[CSI]”数据分组CSI-DP来收集对应于所述多个时间帧TF的多个CSI量CSI-Q。所述多个时间帧称为“滑动窗”,其中术语“滑动”的意思是数目是可变的。

然后,通过对CSI量CSI-Q采用自相关以及对经自相关的CSI量CSI-Q采用“快速傅里叶变换[FFT]”,以在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV的形式来确定在所收集的多个CSI量CSI-Q中的特定于重复性运动的模式。

用于分析的算法包括优选地在50个时间帧(大致对应于一秒)的“滑动窗”上收集CSI量CSI-Q,以及以窗口内峰值PV的形式确定所述模式。如果该峰值PV在某个任意的和/或实验地或自动地确定的值之上,那么检测到重复性运动。

在图8到10中形象化了以在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV的形式的这样确定的模式。

可以事先确定要对“检测/识别事件”触发的动作,或者甚至可以相对于其它条件(比如当日时间或外部阳光的量)动态地确定所述动作。

图6描绘了用于参考图4以非常初步的形式描述的重复性运动检测/识别RMDR的流程图,其表示使用无线电信号(尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号)的、根据图4测量和评估所述模式的、根据图2的数字工具(或者说程序模块)的过程(算法)。

在第一流程图状态FCS-1中,基于针对多个(例如,50个)时间帧TF、尤其是连续时间帧TF接收到的RSS值RSS-V在本地固定无线电设备处收集对应于所述多个时间帧TF的RSS值相关量RSS-VRQ。

然后在第二流程图状态FCS-2中,存储例如50个RSS值相关量RSS-VRQ,其中优选地至少部分地覆写最旧的条目。替换地,还可能的是由新条目来补充旧条目。

接下来在第三流程图状态FCS-3中,确定在例如至少最后50个或多于最后50个RSS值相关量RSS-VRQ上的特定于重复性运动的模式。因此,根据第一子流程图状态FCS-3a到第三流程图状态FCS-3,对RSS值相关量RSS-VRQ采用自相关,并且接下来根据第二子流程图状态FCS-3b到第三流程图状态FCS-3,对经自相关的RSS值相关量RSS-VRQ采用“快速傅里叶变换[FFT]”。

在随后的第四流程图状态FCS-4中,给出重复性运动特定模式的确定结果,即,在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV。

此后在第五流程图状态FCS-4中,检查所确定的峰值PV是否大于或者大于等于阈值THV。如果比较检查的答案是“否”,则重复性运动检测/识别过程返回至第一流程图状态FCS-1。然而,如果比较检查的答案是“是”,则重复性运动检测/识别过程以第六流程图状态FCS-6继续进行,其中输出检测数据DD或检测信号DS。

在该第六流程图状态FCS-6处,结束重复性运动检测/识别过程,然而如果需要再次开始新的重复性运动检测/识别过程,可以重置一些数据、尤其是且优选地是用于已结束的重复性运动检测/识别过程的开始于第三流程图状态FCS-3且结束于第六流程图状态FCS-6的用于重复性运动检测/识别RMDR的流程图中产生的那些数据,这在第七流程图状态FCS-7中进行,之后过程返回至第一流程图状态FCS-1。

图7描绘了用于参考图5以非常初步的形式描述的重复性运动检测/识别RMDR的流程图,其表示使用无线电信号(尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号)的、根据图5测量和评估所述模式的、根据图3的数字工具(或者说程序模块)的过程(算法)。

在第一流程图状态FCS-1中,基于由于针对多个(例如,50个)时间帧TF、尤其是连续时间帧TF对本地固定无线电设备DEV的信道估计而产生的多个“信道状态信息[CSI]”数据分组CSI-DP而收集对应于所述多个时间帧TF的多个CSI量CSI-Q。

然后在第二流程图状态FCS-2中,存储例如50个CSI量CSI-Q,其中优选地至少部分地覆写最旧的条目。替换地,还可能的是由新条目来补充旧条目。

接下来在第三流程图状态FCS-3中,确定在例如至少最后50个或多于最后50个CSI量CSI-Q上的特定于重复性运动的模式。因此,根据第一子流程图状态FCS-3a到第三流程图状态FCS-3,对CSI量CSI-Q采用自相关,并且接下来根据第二子流程图状态FCS-3b到第三流程图状态FCS-3,对经自相关的CSI量CSI-Q采用“快速傅里叶变换[FFT]”。

在随后的第四流程图状态FCS-4中,给出重复性运动特定模式的确定结果,即,在与重复性运动的至少一个速度有关的至少一个频率处的峰值PV。

此后在第五流程图状态FCS-4中,检查所确定的峰值PV是否大于或者大于等于阈值THV。如果比较检查的答案是“否”,则重复性运动检测/识别过程返回至第一流程图状态FCS-1。然而,如果比较检查的答案是“是”,则重复性运动检测/识别过程以第六流程图状态FCS-6继续进行,其中输出检测数据DD或检测信号DS。

在该第六流程图状态FCS-6处,结束重复性运动检测/识别过程,然而如果需要再次开始新的重复性运动检测/识别过程,可以重置一些数据、尤其是且优选地是用于已结束的重复性运动检测/识别过程的开始于第三流程图状态FCS-3且结束于第六流程图状态FCS-6的用于重复性运动检测/识别RMDR的流程图中产生的那些数据,这在第七流程图状态FCS-7中进行,之后过程则返回至第一流程图状态FCS-1。

图8描绘了对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的测量和评估的第一形象化。根据该形象化,可以看到在大约5秒的时间上(横轴)的RSSI中的改变。在纵轴上以dbm测量RSSI。在该特定示例中,由挥手产生中断。

图9示出了对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的测量和评估的第二形象化。根据该形象化,可以看到原始数据的自相关。一旦获得原始RSSI数据,就可以通过对数据进行自相关来寻找模式。在图9中可以看到,在原始数据中有一些重复。事实上,该重复对应于挥手所处于的速率。

图10描绘了对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的模式的测量和评估的第三形象化。根据该形象化,可以看到下述数据:该数据已经通过快速傅里叶变换进行变换来获得最大值将位于的频率。在所描绘的情况中,在大约1.5 Hz处存在峰值。根据这点可以找出的是,以大致1.5 Hz的频率挥过手。

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