一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，涉及交通工具内部人员安全防护技术领域，包括ESP32设备以及云端处理平台，所述ESP32设备还包含天线开关、RF balun、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、温度传感器，其特征在于，所述ESP32设备从微控制器中直接访问CSI等其他RF（Radio Frequency）信号，所述ESP32设备成对设于车辆内部前后位置，通电后即可建立Wi

【技术实现步骤摘要】
一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法


[0001]本专利技术涉及交通工具内部人员安全防护
，具体是一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法。

技术介绍

[0002]随着近几年汽车保有量的持续增长，汽车工业的智能化发展并没有彻底解决一些我们正在面临的安全问题。据公开报道，全球每年都上演着由于车内儿童滞留导致的安全事故，一部分家长依旧没有对此注意。其实在车内的密闭空间下，很容易造成车内的二氧化碳浓度过高或者车内温度过高的问题，在这种环境下十几分钟孩子的脑肾就会有所损伤，当体温超过40
°
C时，就已经威胁到了生命安全。
[0003]现有的解决办法大多依托单一的物联网检测手段：例如利用GPS、三轴传感器等多传感器判断车辆是否完全驻停，利用摄像头检测车内是否有儿童滞留，并同时通过温度传感器设定危险阈值，避免危险的发生，但是由于摄像头采用人脸识别的办法，感知性能较差，无光环境下无法工作，并且不能保证隐私性。或者采用红外传感器、温度传感器、二氧化碳传感器等器件实现车内儿童滞留的判断，使用到的设备较多，部署成本较高并且红外传感器存在较大的感知死角，与传统的物联网传感器相比，利用Wi
‑
Fi的CSI信号进行无线感知克服了以上方法的缺陷，其中CSI 是衡量信道情况的信道状态信息（Channel State Information）,属于PHY层，来自OFDM系统下解码的子载波。CSI是细粒度的物理信息，对环境具有很高的敏感性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，1．包括ESP32设备以及云端平台，所述ESP32设备还包含天线开关、RF balun、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、温度传感器等，其特征在于，所述ESP32设备从微控制器中直接访问CSI等其他RF（Radio Frequency）信号，所述ESP32设备成对设于车辆内部前后位置。
[0006]进一步地，成对所述ESP32设备分别作为RX（receive）和TX（transport）。
[0007]进一步地，所述RX的ESP32设备建立WLAN局域网，所述TX的ESP32设备连接到RX的ESP32设备建立的局域网内保持恒定速率向RX发送探测帧，并且在本地分担部分计算内容，大幅度减轻了服务器计算压力，加快响应速度。
[0008]一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在车内建立一发一收的ESP32
‑
WiFi模块，实时获取不同人数的人员在车内停留时所产生的CSI、RSSI等一系列数据；S2、在本地对原始ESP32获取的CSI数据进行预处理，共计有114条子载波，对数据
进行汉佩尔滤波、最小均方误差滤波处理后，再通过PCA算法提取最优子载波。接着将预处理后的最优子载波数据提取信号幅值波动的特征以及通过信号分布的变化情况提取出相应特征，包括均值、方差、极差等；S3、RX将所有特征数据（包括均值、方差、极差、RSSI、温度数据）汇总，以20秒为一个周期将数据打包发送到云端服务器中；S4、针对人数识别和位置识别利用前期采集的数据调整参数建立不同的数据模型。再识别阶段首先将CSI特征数据根据预先设定好的KNN算法模型得出车内人数识别结果。其次利用指纹定位模型预测对应RSSI信号得出人员位置结果。最后结合ESP32上的温度传感器数据设置阈值辅助检测。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.创新的利用ESP32设备通过无线信号分析人员的实时状态，符合当下车联网的时代背景，成本低廉精确度好，并且不存在侵犯用户隐私对私密空间进行画面记录的问题。
[0010]2.针对本方法所提到的车内人员滞留问题检测，综合考虑到智能终端设备ESP32本身的计算能力有限，确定从人员数量以及人员所在位置综合判定车内是否存在孩童或者宠物的滞留情况，另外结合温度传感器参数，设置阈值辅助警报，起到预防儿童安全的作用。
[0011]3.传统设备采用红外传感器、温度传感器、二氧化碳传感器等器件实现车内儿童滞留的判断，使用到的设备复杂，部署成本较高且存在死角精确度不佳，本技术在缩减成本的同时也能更近一步的对车内滞留活体进行探测。
附图说明
[0012]图1为本专利技术车内部署方案以及大致工作内容；图2为本专利技术的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0013]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]请参阅图1~2，本实施例中在车辆内部前后位置分别设置两个ESP32微控制器作为RX和TX，首先由RX建立WLAN局域网，TX连接到该局域网并且向网关（RX）按一定速率发送数据包，RX在收到的数据包的同时中解析出所需要的CSI、RSSI等无线信号数据，实时进行数据的降噪处理，并且提取最优子载波的振幅特征发送到搭载机器学习模型的云平台上进行内容识别，最后将识别结果回馈到TX上，实时得出结果。
[0015]请参阅图2，本实例中在ESP32设备上实现数据的收集以及数据的预处理，并在云端上进行模型的测试以及评估。
[0016]当它们处于活动状态时，设备可以自动启动通信，便可以收集CSI、RSSI、温度等数据进行检测，进而对车内是否存在人员的滞留行为及时做出判断。
[0017]具体如下：
1、从ESP32中获取CSI在无线通信领域，CSI 是描述多路径环境中信号传播的指标，包含了无线信号传播中的信道环境变化的信息。ESP32包含一条信道链路带宽为40MHz的Wi
‑
Fi链路，其中传输128个子载波。由于子载波中存在6个导频信号
‑
53、
‑
25、
‑
11、11、25、53，信号在子载波
‑
58 ~
ꢀ‑
2和2 ~ 58上传输，共114条有效子载波，且每条子载波的幅值均不相同。当人体在Wi
‑
Fi信号内进行活动时就会影响CSI，使CSI的振幅发生相应变化，不同数量的人体处在不同的位置就会引发不同的CSI振幅变化。ESP32经过验证可以作为智能终端节点向用户提供智能服务。ESP32通过芯片集成的WiFi模组，在获取到WiFi CSI数据的同时，利用程序调用提前写入芯片中的数据处理模块分析出信号的信息，以提供长期的，稳定的状态感知。
[0018]在本方法中，我们基于开源软件方法ESP32
‑
CSI
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Tool，排除对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，包括ESP32设备以及云端服务器，所述ESP32设备还包含天线开关、RF balun、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、温度传感器等模块，其特征在于，所述ESP32设备从微控制器中直接访问CSI等其他RF（Radio Frequency）信号，所述ESP32设备成对设于车辆内部前后位置。2.根据权利要求1所述的一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，其特征在于，成对所述ESP32设备分别作为RX（receive）和TX（transport）。3.根据权利要求2所述的一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，其特征在于，所述RX的ESP32设备建立WLAN局域网，所述TX的ESP32设备连接到RX的ESP32设备建立的局域网内保持恒定速率向RX发送探测帧，并且在本地分担部分计算内容，大幅度减轻了服务器计算压力，加快响应速度。4.一种基于ESP32的CSI车内人员遗留检测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝占军，王国伟，张子楠，韩凯凯，王月娇，彭建翔，王瑞东，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：