基于信道响应变化的分解来检测运动

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查; 授权;
专利有效性 有效专利 当前状态 授权
申请号 CN201780094355.3 申请日 2017-10-31
公开(公告)号 CN111065935A 公开(公告)日 2020-04-24
申请人 认知系统公司; 申请人类型 企业
发明人 M·奥默尔; C·V·奥列卡斯; 第一发明人 M·奥默尔
权利人 认知系统公司 权利人类型 企业
当前权利人 认知系统公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:加拿大安大略省 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 G01S11/00 所有IPC国际分类 G01S11/00
专利引用数量 13 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 30 专利文献类型 A
专利代理机构 北京林达刘知识产权代理事务所 专利代理人 刘新宇;
摘要 在一般方面中,使用信道响应的向量表示来检测运动。在一些方面中,基于在第一时间段期间发送通过空间的无线 信号 来获得第一组信道响应。根据第一组信道响应,确定 频率 向量域中的一组 正交 轴。基于在第二时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第二信道响应,并且确定频率向量域中的表示第二信道响应的信道向量。基于信道向量向一组正交轴中的一个轴上的投影来检测空间中的物体的运动。
权利要求

1.一种运动检测方法,包括:
基于在第一时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第一组信道响应;
通过一个或多个处理器的操作,根据所述第一组信道响应来确定频率向量域中的一组正交轴;
基于在第二时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第二信道响应;
通过一个或多个处理器的操作,确定所述频率向量域中的表示所述第二信道响应的信道向量;以及
基于所述信道向量向所述一组正交轴中的一个轴上的投影来检测空间中的物体的运动。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,检测空间中的物体的运动是基于将所述投影与阈值进行比较。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,确定频率向量域中的一组正交轴包括使用最小二乘处理来使向量式最小化。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述最小二乘处理包括最小均方处理、递归最小二乘处理、约束最小二乘处理和批量最小二乘处理中至少之一。
5.根据权利要求1所述的方法,包括从所述一组正交轴中选择运动投影轴,其中,检测空间中的物体的运动是基于所述信道向量在所述运动投影轴上的投影。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,选择运动投影轴包括确定所述一组正交轴中的各轴的肥尾度量,各轴的肥尾度量是基于所述频率向量域中的表示所述第一组信道响应的向量向该轴上的投影的分布。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,各轴的肥尾度量是基于向该轴上的投影的分布的平均绝对偏差除以向该轴上的投影的分布的标准偏差。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,确定频率向量域中的一组正交轴包括:
确定所述频率向量域中的表示所述第一组信道响应的信道向量;
基于所述频率向量域中的信道向量的对准来定义所述频率向量域中的第一轴;以及定义所述频率向量域中的第二轴,所述第二轴各自与所述第一轴正交并且与其它第二轴正交。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,所述一组正交轴是第一组正交轴,以及所述方法包括:
基于在第三时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第三信道响应;
响应于检测到表示所述第三信道响应的向量向所述第一组正交轴上的投影的变化,根据所述第三信道响应来确定所述频率向量域中的第二组正交轴;以及
使用所述第二组正交轴来检测空间中的物体的运动。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,所述信道向量的元素是基于对各子载波频率处接收到的无线信号的分析。
11.一种系统,包括:
数据处理设备;以及
计算机可读存储介质,其存储由所述数据处理设备执行时能够动作以进行操作的指令,所述操作包括:
基于在第一时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第一组信道响应;
根据所述第一组信道响应来确定频率向量域中的一组正交轴;
基于在第二时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第二信道响应;
确定所述频率向量域中的表示所述第二信道响应的信道向量;以及
基于所述信道向量向所述一组正交轴中的一个轴上的投影来检测空间中的物体的运动。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,检测空间中的物体的运动是基于将所述投影与阈值进行比较。
13.根据权利要求11所述的系统,其中,确定频率向量域中的一组正交轴包括使用最小二乘处理来使向量式最小化。
14.根据权利要求13所述的系统,其中,所述最小二乘处理包括最小均方处理、递归最小二乘处理、约束最小二乘处理和批量最小二乘处理中至少之一。
15.根据权利要求11所述的系统,所述操作包括从所述一组正交轴中选择运动投影轴,其中,检测空间中的物体的运动是基于所述信道向量在所述运动投影轴上的投影。
16.根据权利要求15所述的系统,其中,选择运动投影轴包括确定所述一组正交轴中的各轴的肥尾度量,各轴的肥尾度量是基于所述频率向量域中的表示所述第一组信道响应的向量向该轴上的投影的分布。
17.根据权利要求16所述的系统,其中,各轴的肥尾度量是基于向该轴上的投影的分布的平均绝对偏差除以向该轴上的投影的分布的标准偏差。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的系统,其中,确定频率向量域中的一组正交轴包括:
确定所述频率向量域中的表示所述第一组信道响应的信道向量;
基于所述频率向量域中的信道向量的对准来定义所述频率向量域中的第一轴;以及定义所述频率向量域中的第二轴,所述第二轴各自与所述第一轴正交并且与其它第二轴正交。
19.根据权利要求11至17中任一项所述的系统,其中,所述一组正交轴是第一组正交轴,以及所述操作包括:
基于在第三时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第三信道响应;
响应于检测到表示所述第三信道响应的向量向所述第一组正交轴上的投影的变化,根据所述第三信道响应来确定所述频率向量域中的第二组正交轴;以及
使用所述第二组正交轴来检测空间中的物体的运动。
20.根据权利要求11至17中任一项所述的系统,其中,所述信道向量的元素是基于对各子载波频率处接收到的无线信号的分析。
21.一种运动检测方法,包括:
基于发送通过空间的无线信号来获得信道响应;
基于所述信道响应与一组信道响应的比较来识别所述信道响应的第一类型的变化和第二类型的变化;以及
通过一个或多个处理器的操作,基于识别所述信道响应的所述第一类型的变化和所述第二类型的变化来执行运动检测处理以检测空间中的物体的运动。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,通过分析在所述信道响应中识别出的所述第二类型的变化来检测空间中的物体的运动。
23.根据权利要求22所述的方法,其中,响应于判断为所述第一类型的变化的幅度低于阈值来执行所述运动检测处理。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法,其中,基于频率向量域中的一组正交轴来识别所述第一类型的变化和所述第二类型的变化。
25.根据权利要求21至23中任一项所述的方法,其中,所述信道响应是基于发送通过空间的第一无线信号的第一信道响应,以及所述方法包括:
基于发送通过空间的第二无线信号来获得第二信道响应;
基于所述第二信道响应与所述一组信道响应的比较来识别所述第二信道响应的所述第一类型的变化和所述第二类型的变化;以及
响应于判断为所述第二信道响应的所述第一类型的变化的幅度高于阈值来阻止所述运动检测处理的执行。
26.一种系统,包括:
数据处理设备;以及
计算机可读存储介质,其存储由所述数据处理设备执行时能够动作以进行操作的指令,所述操作包括:
基于发送通过空间的无线信号来获得信道响应;
基于所述信道响应与一组信道响应的比较来识别所述信道响应的第一类型的变化和第二类型的变化;以及
基于识别所述信道响应的所述第一类型的变化和所述第二类型的变化来执行运动检测处理以检测空间中的物体的运动。
27.根据权利要求26所述的系统,其中,通过分析在所述信道响应中识别出的所述第二类型的变化来检测空间中的物体的运动。
28.根据权利要求27所述的系统,其中,响应于判断为所述第一类型的变化的幅度低于阈值来执行所述运动检测处理。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的系统,其中,基于频率向量域中的一组正交轴来识别所述第一类型的变化和所述第二类型的变化。
30.根据权利要求26至28中任一项所述的系统,其中,所述信道响应是基于发送通过空间的第一无线信号的第一信道响应,以及所述操作包括:
基于发送通过空间的第二无线信号来获得第二信道响应;
基于所述第二信道响应与所述一组信道响应的比较来识别所述第二信道响应的所述第一类型的变化和所述第二类型的变化;以及
响应于判断为所述第二信道响应的所述第一类型的变化的幅度高于阈值来阻止所述运动检测处理的执行。

说明书全文

基于信道响应变化的分解来检测运动

[0002] 本申请要求提交于2017年8月30日的、标题为“Detecting Motion Based on Decompositions of Channel Response Variations”的美国申请15/691,195的优先权,其通过引用而并入于此。

背景技术

[0003] 以下说明涉及运动检测
[0004] 运动检测系统已被用于检测例如房间或室外区域中的物体的移动。在一些示例性运动检测系统中,使用红外或光学传感器来检测传感器的视野中的物体的移动。运动检测系统已被用于安全系统、自动化控制系统以及其它类型的系统中。附图说明
[0005] 图1是示出示例性无线通信系统的图。
[0006] 图2A和2B是示出在无线通信装置之间通信的示例性信号的图。
[0007] 图2C~2D是示出由在图2A~2B中的无线通信装置之间通信的无线信号计算出的信道响应的示例的标绘图。
[0008] 图3是用于基于信道响应的不同类型的变化来检测运动的示例性系统的框图
[0009] 图4是示出用于基于信道响应的不同类型的变化来检测运动的示例性处理的流程图
[0010] 图5A~5B是示出示例性信道响应以及该信道响应在频率向量域中的向量表示的图。
[0011] 图6A~6B是示出示例性信道响应以及该信道响应在图5B的频率向量域中的向量表示的图。
[0012] 图7A~7B是示出示例性信道响应以及该信道响应在频率向量域中的向量表示的图。
[0013] 图8是示出用于基于信道响应的不同类型的变化来检测运动的示例性处理的流程图。

具体实施方式

[0014] 在这里描述的一些方面中,可以基于信道响应变化的分解来检测空间中的运动。例如,可以响应于检测到信道响应的多种不同类型的变化来检测运动。可以基于发送通过空间的无线信号(例如,射频信号)来获得信道响应。例如,可以对运动检测系统进行编程,以基于在一时间段内通过空间通信(例如,从发送器装置到接收器装置)的无线信号来计算信道响应。如果物体在无线信号所探测到的空间中移动,则信道响应将随时间变化;因此,可以通过分析信道响应随时间的变化来检测空间中的物体的运动。然而,无线干扰和其它现象也可能导致信道响应随时间变化;因此,检测和分析不可归因于运动的信道响应变化也是有用的。
[0015] 在一些实例中,信道响应的第一类型的变化与干扰(例如,带外(OOB)或信道外(OOC)干扰)相关联,因此不被希望作为运动检测处理的输入,而信道响应的第二类型的变化可以指示空间中的运动,因此(与第一类型的变化相比)优选作为运动检测处理的输入。在第一类型的变化的幅度高于特定平的情况下,第一类型的变化(例如,干扰)可能导致运动检测处理产生诸如误报等的误差。因此,第一类型的变化的幅度可以用作用于允许或防止基于与第二类型的变化有关的信息执行运动检测处理的。例如,在第一变化的幅度高于阈值的情况下,可以防止与第二类型的变化有关的信息被传递到运动检测处理,或者可以防止该处理被执行。然而,在第一变化的幅度低于阈值的情况下,可以基于与第二类型的变化相关联的信息来执行运动检测处理。
[0016] 在一些方面中,可以通过构造信道响应的向量表示来检测不同类型的变化。例如,可以基于信道响应的子载波频率分量在频率向量域中构造表示信道响应的信道向量。随着信道响应(例如,由于空间中的运动或干扰)发生变化,信道向量的元素也将发生变化。在一些实现中,基于干扰(例如,带外(OOB)或信道外(OOC)干扰)或与运动无关的其它信号的信道响应可以对应于与频率向量域中的特定方向基本对准的信道向量,而与运动相关联的信道响应可以对应于不与该特定方向基本对准的信道向量(例如,在频率向量域中的至少一个不同(例如,正交)方向上具有分量的信道向量)。
[0017] 在一些实现中,为了基于信道响应检测运动,可以基于空间的一组信道响应来定义频率向量域中的一组轴。第一轴(或第一组轴)可以基于在空间中仅存在干扰的情况下信道向量通常对准的方向来定义,而其它轴可被定义为与第一轴正交(或与第一组轴正交)。在获得新信道响应的情况下,可以分析表示新信道响应的信道向量,以确定信道向量如何投影在轴上。如果信道向量基本上投影在第一轴(或第一组轴中的一个或多个轴)上、而很少投影在其它轴上,则可以判断为信道向量(以及因此信道响应)与运动无关。另一方面,如果信道向量基本上投影到与第一轴正交的一个或多个其它轴上(例如,投影高于阈值),则可以判断为信道响应与空间中的运动相关联。在一些实现中,轴基于最近接收到的信道响应进行更新。轴最初可以使用最小二乘方法或其它回归分析方法进行定义和更新。因此,第一轴(或第一组轴)和相关阈值可以定义频率向量域的仅与干扰相关联的干扰区域,并且映射到干扰区域之外的信道向量的信道响应可以指示空间中的运动。
[0018] 在一些实例中,这里描述的系统和技术可以提供一个或多个优点。例如,可以基于无线通信装置所接收到的无线信号(例如,射频(RF)信号)来检测物体的运动,而不需要清晰的视线。另外,可以更准确地检测运动。例如,在运动检测处理中,干扰信号所引起的变化可以准确地与运动所引起的变化相隔离。在一些情况下,处理无线信号的无线电子系统可能对带外(OOB)或信道外(OOC)干扰敏感,并且这里描述的技术可以有效地从运动检测处理过滤这种影响。因此,可以分解和隔离无线电子系统中的变化,以提高基于无线电信号的运动检测的准确性。
[0019] 图1是示出示例性无线通信系统100的图。示例性无线通信系统100包括三个无线通信装置——第一无线通信装置102A、第二无线通信装置102B和第三无线通信装置102C。示例性无线通信系统100可以包括附加的无线通信装置和其它组件(例如,附加无线通信装置、一个或多个网络服务器、网络路由器、网络交换机、线缆或其它通信链路等)。
[0020] 示例性无线通信装置102A、102B、102C可以例如根据无线网络标准或其它类型的无线通信协议而在无线网络中进行操作。例如,无线网络可被配置为作为无线局域网(WLAN)、个人局域网(PAN)、城域网(MAN)、或其它类型的无线网络而进行操作。WLAN的示例包括被配置为根据IEEE所开发的802.11标准家族中的一个或多个标准等而进行操作的网络(例如,Wi-Fi网络)。PAN的示例包括根据短距离通信标准(例如, 近场通信(NFC)、ZigBee)以及毫米波通信等而进行操作的网络。
[0021] 在一些实现中,无线通信装置102A、102B、102C可被配置为例如根据蜂窝网络标准而在蜂窝网络中进行通信。蜂窝网络的示例包括根据如下标准进行配置的网络:诸如全球移动系统(GSM)和GSM演进的增强数据率(EDGE)或EGPRS等的2G标准;诸如码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和时分同步码分多址(TD-SCDMA)等的3G标准;诸如长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)等的4G标准;等等。
[0022] 在图1所示的示例中,无线通信装置102A、102B、102C可以是或者可以包括标准无线网络组件;例如,在一些情况下可以使用传统的Wi-Fi接入点或其它类型的无线接入点(WAP)。在一些情况下,可以使用其它类型的标准或传统的Wi-Fi发送器装置。无线通信装置102A、102B、102C可以在没有Wi-Fi组件的情况下实现;例如,可以使用其它类型的标准或非标准的无线通信来进行运动检测。在一些情况下,无线通信装置102A、102B、102C可以是专用运动检测系统,或者它们可以是专用运动检测系统的一部分。
[0023] 如图1所示,示例性无线通信装置102C包括调制解调器112、处理器114、存储器116和电源单元118;无线通信系统100中的任意无线通信装置102A、102B、102C可以包括相同的、附加的或不同的组件,并且这些组件可被配置为如图1所示或者以其它方式进行操作。在一些实现中,无线通信装置的调制解调器112、处理器114、存储器116和电源单元118一起容纳在共同的壳体或其它组装件中。在一些实现中,无线通信装置的一个或多个组件可被单独容纳在例如单独的壳体或其它组装件中。
[0024] 示例性调制解调器112可以通信(接收、发送或两者兼有)无线信号。例如,调制解调器112可被配置为通信根据无线通信标准(例如,Wi-Fi或蓝牙)进行格式化的射频(RF)信号。在一些实现中,示例性调制解调器112包括无线电子系统和基带子系统。在一些情况下,基带子系统和无线电子系统可以在共同的芯片或芯片组上实现,或者它们可以在卡或其它类型的组装装置中实现。基带子系统可以例如通过引线、引脚、电线或其它类型的连接件而耦接至无线电子系统。
[0025] 在一些情况下,调制解调器112中的无线电子系统可以包括射频电路以及一个或多个天线。射频电路可以例如包括用于对模拟信号进行滤波、放大或以其它方式进行调节的电路、用于将基带信号上变频为RF信号的电路、用于将RF信号下变频为基带信号的电路等。这样的电路可以例如包括滤波器放大器、混合器、本地振荡器等。无线电子系统可被配置为在无线通信信道上通信射频无线信号。作为示例,无线电子系统可以包括无线电芯片、RF前端和一个或多个天线。无线电子系统可以包括附加或不同的组件。在一些实现中,无线电子系统可以是或包括来自传统调制解调器(例如,来自Wi-Fi调制解调器、微微基站调制解调器等)的无线电电子器件(例如,RF前端、无线电芯片或类似组件)。在一些实现中,天线包括多个天线。
[0026] 在一些情况下,调制解调器112中的基带子系统可以例如包括被配置为处理数字基带数据的数字电子器件。作为示例,基带子系统可以包括基带芯片。基带子系统可以包括附加或不同的组件。在一些情况下,基带子系统可以包括数字信号处理器(DSP)装置或其它类型的处理器装置。在一些情况下,基带系统包括数字处理逻辑,以操作无线电子系统、通过无线电子系统来通信无线网络业务、基于通过无线电子系统接收的运动检测信号来检测运动、或者进行其它类型的处理。例如,基带子系统可以包括一个或多个芯片、芯片组、或其它类型的装置,其中这些装置被配置为对信号进行编码并将编码信号传送至无线电子系统以供发送、或者(例如,通过根据无线通信标准对信号进行解码、通过根据运动检测处理来处理信号、或以其它方式)识别和分析编码在来自无线电子系统的信号中的数据。
[0027] 在一些实例中,示例性调制解调器112中的无线电子系统从基带子系统接收基带信号,将基带信号上变频为射频(RF)信号,并且无线地(例如,通过天线)发送射频信号。在一些实例中,示例性调制解调器112中的无线电子系统无线地(例如,通过天线)接收射频信号,将射频信号下变频为基带信号,并将基带信号发送至基带子系统。在无线电子系统和基带子系统之间交换的信号可以是数字信号或模拟信号。在一些示例中,基带子系统包括转换电路(例如,数模转换器、模数转换器),并与无线电子系统交换模拟信号。在一些示例中,无线电子系统包括转换电路(例如,数模转换器、模数转换器),并与基带子系统交换数字信号。
[0028] 在一些情况下,示例性调制解调器112的基带子系统可以在一个或多个网络业务信道上经由无线电子系统在无线通信网络中通信无线网络业务(例如,数据分组)。调制解调器112的基带子系统还可以在专用无线通信信道上通过无线电子系统来发送或接收(或两者兼有)信号(例如,运动探测信号或运动检测信号)。在一些实例中,基带子系统例如生成运动探测信号以供发送,以探测运动所用的空间。在一些实例中,基带子系统例如处理所接收的运动检测信号(基于发送通过空间的运动探测信号的信号),以检测空间中的物体的运动。
[0029] 示例性处理器114可以例如执行指令,以基于数据输入来生成输出数据。指令可以包括存储器中所存储的程序、代码、脚本或其它类型的数据。另外或可选地,指令可被编码为预编程或可重新编程的逻辑电路逻辑门或其它类型的硬件固件组件。处理器114可以是或包括通用微处理器,作为专用协处理器或其它类型的数据处理设备。在一些情况下,处理器114进行无线通信装置102C的高水平操作。例如,处理器114可被配置为执行或解释存储器116中所存储的软件、脚本、程序、功能、可执行程序或其它指令。在一些实现中,处理器114可被包括在调制解调器112中。
[0030] 示例性存储器116可以包括计算机可读存储介质,例如易失性存储器装置、非易失性存储器装置或这两者。存储器116可以包括一个或多个只读存储器装置、随机存取存储器装置、缓冲存储器装置、或这些和其它类型的存储器装置的组合。在一些实例中,存储器的一个或多个组件可以与无线通信装置102C的其它组件集成或以其它方式相关联。存储器116可以存储处理器114可执行的指令。例如,指令可以包括用于诸如通过图4的处理400或图8的处理800等、基于信道响应的变化来检测运动的指令。
[0031] 示例性电源单元118向无线通信装置102C的其它组件提供电。例如,其它组件可以基于由电源单元118通过电压总线或其它连接提供的电力来进行操作。在一些实现中,电源单元118包括电池或电池系统,例如可再充电电池。在一些实现中,电源单元118包括适配器(例如,AC适配器),其中该适配器接收(来自外部源的)外部电力信号并将该外部电力信号转换为被调节用于无线通信装置102C的组件的内部电力信号。电源单元118可以包括其它组件或者以其它方式进行操作。
[0032] 在图1所示的示例中,无线通信装置102A、102B(例如,根据无线网络标准、运动检测协议、或以其它方式来)发送无线信号。例如,无线通信装置102A、102B可以广播无线信号(例如,参考信号、信标信号、状况信号等),或者它们可以发送寻址到其它装置(例如,用户设备、客户端装置、服务器等)的无线信号,并且其它装置(未示出)以及无线通信装置102C可以接收无线通信装置102A、102B所发送的无线信号。在一些情况下,无线通信装置102A、102B所发送的无线信号例如根据无线通信标准或以其它方式周期性地重复。
[0033] 在所示的示例中,无线通信装置102C使用调制解调器参数处理来自无线通信装置102A、102B的无线信号,以检测无线信号所接入的空间中的物体的运动。例如,无线通信装置102C可以进行图4的示例性处理400、图8的示例性处理800、或用于检测运动的其它类型的处理。无线信号所接入的空间可以是室内或室外空间,其可以包括例如完全或部分封闭的一个或多个区域、没有封闭的开放区域等。该空间可以是或可以包括房间的内部、多个房间或建筑物等。在一些情况下,例如,可以修改无线通信系统100,使得无线通信装置102C可以发送无线信号,并且无线通信装置102A、102B可以处理来自无线通信装置102C的无线信号以检测运动。
[0034] 用于运动检测的无线信号可以包括例如信标信号(例如,蓝牙信标、Wi-Fi信标、其它无线信标信号)、根据无线网络标准为了其它目的而生成的其它标准信号、或者为了运动检测或其它目的而生成的非标准信号(例如,随机信号、参考信号等)。在一些示例中,无线信号在与移动物体相互作用之前或之后传播通过物体(例如,壁),这可以允许在移动物体与发送或接收硬件之间没有光学视线的情况下检测到移动物体的移动。基于接收到的信号,第三无线通信装置102C可以生成运动检测数据。在一些实例中,第三无线通信装置102C可以将运动检测数据通信至其它装置或系统(诸如安全系统等),其中该其它装置或系统可以包括用于监视诸如房间、建筑物、室外区域等的空间内的移动的控制中心。
[0035] 在一些实现中,无线通信装置102A、102B可被修改为根据无线网络业务信号来在单独的无线通信信道(例如,频率信道或编码信道)上发送运动探测信号(其可以包括例如参考信号、信标信号、或用于探测运动的空间的其它信号)。例如,第三无线通信装置102C可以知道应用于运动探测信号的有效载荷的调制以及有效载荷中的数据的类型或数据结构,这可以减少第三无线通信装置102C为了运动感测而进行的处理量。头部可以包括附加信息,诸如例如通信系统100中的其它装置是否检测到运动的指示、调制类型的指示、发送信号的装置的标识等。
[0036] 在图1所示的示例中,第三无线通信装置102C和第一无线通信装置102A之间的无线通信链路可以用于探测第一运动检测场110A,并且第三无线通信装置102C和第二无线通信装置102B之间的无线通信链路可以用于探测第二运动检测场110B。在一些实例中,第三无线通信装置102C通过处理基于由无线通信装置102A、102B分别发送的无线信号的接收信号来检测运动检测场110A、110B中的运动。例如,当图1所示的人106在第一运动检测场110A中移动时,第三无线通信装置102C可以基于在该第三无线通信装置102C处接收的、基于由第一无线通信装置102A发送的无线信号的信号来检测运动。
[0037] 在一些实例中,运动检测场110A、110B可以包括例如空气、固体材料、液体或无线电磁信号可以传播的其它介质。在图1所示的示例中,第一运动检测场110A在第一无线通信装置102A和第三无线通信装置102C之间提供无线通信信道,并且第二运动检测场110B在第二无线通信装置102B和第三无线通信装置102C之间提供无线通信信道。在操作的一些方面中,使用在(与网络业务所用的无线通信信道分开或共享的)无线通信信道上发送的无线信号来检测空间中的物体的移动。物体可以是任何类型的静态或可移动物体,并且可以是有生命的或无生命的。例如,物体可以是人类(例如,图1所示的人106)、动物、无机物体、或其它装置、设备或组装件、用于限定空间的全部或部分边界的物体(例如,壁、门、窗等)、或其它类型的物体。
[0038] 图2A和2B是示出在无线通信装置204A、204B、204C之间通信的示例性无线信号的图。无线通信装置204A、204B、204C可以是例如图1所示的无线通信装置102A、102B、102C、或其它类型的无线通信装置。示例性无线通信装置204A、204B、204C将无线信号发送通过空间200。示例性空间200可以在该空间200的一个或多个边界处完全或部分地封闭或开放。空间
200可以是或可以包括房间的内部、多个房间、建筑物、室内区域或室外区域等。在所示的示例中,第一壁202A、第二壁202B和第三壁202C使空间200至少部分地封闭。
[0039] 在图2A和2B所示的示例中,第一无线通信装置204A能够操作以重复地(例如,周期性地,间歇性地,以预定、非预定或随机的间隔等)发送无线信号。第二无线通信装置204B和第三无线通信装置204C能够操作以接收基于无线通信装置204A所发送的信号的信号。无线通信装置204B、204C各自具有被配置为处理接收到的运动检测信号以检测空间200中的物体的运动的调制解调器(例如,图1所示的调制解调器112)。
[0040] 如图所示,物体处于图2A中的第一位置214A,并且物体已经移动到图2B中的第二位置214B。在图2A和2B中,空间200中的移动物体被表示为人类,但是移动物体也可以是其它类型的物体。例如,移动物体可以是动物、无机物体(例如,系统、装置、设备或组装件)、用于限定空间200的全部或部分边界的物体(例如,壁、门、窗等)、或其它类型的物体。
[0041] 如图2A和2B所示,用虚线示出从第一无线通信装置204A发送的无线信号的多个示例性路径。沿着第一信号路径216,无线信号从第一无线通信装置204A发送并且被第一壁202A反射朝向第二无线通信装置204B。沿着第二信号路径218,无线信号从第一无线通信装置204A发送并且被第二壁202B和第一壁202A反射朝向第三无线通信装置204C。沿着第三信号路径220,无线信号从第一无线通信装置204A发送并且被第二壁202B反射朝向第三无线通信装置204C。沿着第四信号路径222,无线信号从第一无线通信装置204A发送并且被第三壁202C反射朝向第二无线通信装置204B。
[0042] 在图2A中,沿着第五信号路径224A,无线信号从第一无线通信装置204A发送并且被第一位置214A处的物体反射朝向第三无线通信装置204C。在图2A和图2B之间,物体的表面从空间200中的第一位置214A移动到第二位置214B(例如,远离第一位置214A一定距离)。在图2B中,沿着第六信号路径224B,无线信号从第一无线通信装置204A发送并且被第二位置214B处的物体反射朝向第三无线通信装置204C。由于物体从第一位置214A移动至第二位置214B,因此图2B中所描绘的第六信号路径224B比图2A中所描绘的第五信号路径224A长。
在一些示例中,由于空间中的物体的移动,因此可以添加、移除或以其它方式修改信号路径。
[0043] 图2A和2B所示的示例性无线信号可以通过其各自的路径经历衰减、频移、相移或其它影响,并且可以具有在其它方向上例如传播通过壁202A、202B和202C的部分。在一些示例中,无线信号是射频(RF)信号。无线信号可以包括其它类型的信号。
[0044] 在图2A和2B所示的示例中,第一无线通信装置204A可以重复发送无线信号。特别地,图2A示出在第一时间从第一无线通信装置204A发送无线信号,并且图2B示出在稍后的第二时间从第一无线通信装置204A发送相同无线信号。发送信号可以连续地、周期性地、在随机的时刻或间歇的时刻等、或者通过它们的组合进行发送。发送信号可以在频率带宽中具有多个频率分量。发送信号可以以全向方式、以定向方式或以其它方式从第一无线通信装置204A发送。在所示的示例中,无线信号穿过空间200中的多个相应路径,并且沿各路径的信号可能由于路径损耗、散射或反射等而变得衰减,并且可能具有相移或频移。
[0045] 如图2A和2B所示,来自各个路径216、218、220、222、224A和224B的信号在第三无线通信装置204C和第二无线通信装置204B处组合以形成接收信号。由于空间200中的多个路径对发送信号的影响,因此空间200可被表示为输入发送信号并且输出接收信号的传递函数(例如,滤波器)。当物体在空间200中移动时,对信号路径中的信号产生影响的衰减或相移可以改变,因此空间200的传递函数可以改变。在假设从第一无线通信装置204A发送相同的无线信号的情况下,如果空间200的传递函数改变,则该传递函数的输出(即接收信号)也将改变。接收信号的改变可用于检测物体的移动。
[0046] 在数学上,可以根据式(1)来描述从第一无线通信装置204A发送的发送信号f(t):
[0047]
[0048] 其中ωn表示发送信号的第n个频率分量的频率,cn表示第n个频率分量的复系数,以及t表示时间。在从第一无线通信装置204A发送了发送信号f(t)的情况下,可以根据式(2)来描述来自路径k的输出信号rk(t):
[0049]
[0050] 其中αn,k表示针对沿路径k的第n个频率分量的衰减因子(或信道响应;例如,由于散射、反射和路径损耗引起),以及φn,k表示针对沿路径k的第n个频率分量的信号相位。然后,无线通信装置处的接收信号R可被描述为来自到无线通信装置的所有路径的所有输出信号rk(t)的总和,即如式(3)所示:
[0051]
[0052] 将式(2)代入式(3)得到下式(4):
[0053]
[0054] 然后,可以分析无线通信装置处的接收信号R。可以例如使用快速傅立叶变换(FFT)或其它类型的算法来将无线通信装置处的接收信号R变换到频域。变换后的信号可以将接收信号R表示为一系列n个复值,其中(n个频率ωn的)各频率分量各自对应一个复值。对于频率ωn的频率分量,复值Hn可被表示为下式(5):
[0055]
[0056] 针对给定频率分量ωn的复值Hn指示该频率分量ωn处的接收信号的相对幅度和相移。当物体在空间中移动时,复值Hn由于空间的信道响应αn,k的改变而改变。因此,信道响应中所检测到的改变可以指示通信信道内的物体的移动。在一些实例中,噪声、干扰或其它现象可能影响接收器所检测到的信道响应,并且运动检测系统可以减少或隔离这种影响以改进运动检测能力的精度质量
[0057] 在一些实现中,信道响应可被表示为:
[0058]
[0059] 在一些实例中,可以例如基于数学估计理论来确定针对空间的信道响应hch。例如,可以用候选信道响应(hch)来修改参考信号Ref,然后可以使用最大似然方法来选择与接收信号(Rcvd)最匹配的候选信道。在一些情况下,由参考信号(Ref)与候选信道响应(hch)的卷积获得估计接收信号 然后改变信道响应(hch)的信道系数以使估计接收信号的平方误差最小化。这可以例如以优化标准
[0060]
[0061] 在数学上示出为:
[0062]
[0063] 最小化或优化处理可以利用自适应滤波技术,诸如最小均方(LMS)、递归最小二乘(RLS)、批量最小二乘(BLS)等。信道响应可以是有限脉冲响应(FIR)滤波器或无限脉冲响应(IIR)滤波器等。
[0064] 如上式所示,接收信号可被认为是参考信号和信道响应的卷积。卷积运算意味着信道系数与参考信号的各延迟复本具有相关度。因此,如上式所示的卷积运算示出接收信号出现在不同的延迟点处,其中各延迟复本按信道系数进行加权。
[0065] 图2C~2D是示出由在图2A~2B中的无线通信装置204A、204B、204C之间通信的无线信号计算出的信道响应260、270的示例的标绘图。图2C~2D还示出无线通信装置204A所发送的初始无线信号的频域表示250。图2C的信道响应260表示图2A中的无线通信装置204B(在物体在空间200中移动之前)所接收到的信号,并且图2D中的信道响应270表示图2B中的无线通信装置204B(在物体在空间200中移动之后)所接收到的信号。
[0066] 在图2C~2D所示的示例中,为了说明目的,无线通信装置204A发送具有平坦频率分布的信号(各频率分量f1、f2和f3的幅度相同),如频域表示250所示。由于信号与空间200(及其中的物体)的相互作用,在无线通信装置204B处接收到的基于从无线通信装置204A发送的信号的信号看起来与发送信号不同。在该示例中,在发送信号具有平坦频率分布的情况下,接收信号表示空间200的信道响应。如图2C~2D所示,信道响应260、270与发送信号的频域表示250不同。在空间200中发生运动的情况下,也将发生信道响应的变化。例如,如图2D所示,与(如图2B所示)处于第二位置的物体相关联的信道响应270和与(如图2A所示)处于第一位置的物体相关联的信道响应260不同。因此,通过分析信道响应和其变化,可以检测物体的运动。
[0067] 图3是用于基于信道响应的不同类型的变化来检测运动的示例性系统300的框图。图3所示的示例性系统300包括第一变化检测器304、第二变化检测器306、门308和运动检测器310。该系统可以包括附加或不同的组件,并且组件可以如关于图3所述或以其它方式进行操作。在一些环境中,系统300的一些或所有组件在软件或固件中实现,例如作为由无线通信装置114中的处理器114或(例如,远离无线传感器装置的服务器上的)其它类型的数据处理设备执行的一个或多个软件模。在一些环境中,系统300的一些或所有组件在硬件中实现,例如,作为一个或多个FPGA、ASIC或其它类型的可编程硬件。
[0068] 在所示的示例中,通过变化检测器304、306中的各变化检测器来分析信道响应302。信道响应302是基于发送通过空间的无线信号,并且可以与图2C~2D的信道响应260、
270类似。在所示的示例中,变化检测器304、306各自可操作地检测信道响应302的不同类型的变化。在一些实现中,第一变化检测器304被配置为在信道响应302中检测通常可归因于干扰信号(例如,带外(OOB)干扰信号)的一种类型的变化,而第二变化检测器306被配置为在同一信道响应302中检测通常可归因于在无线信号所遍历的空间中发生的运动的一种类型的变化。这两种类型的变化(第一变化检测器304所检测到的一种类型的变化和第二变化检测器306所检测到的一种类型的变化)是随时间发生的变化。例如,变化检测器304、306可以基于将信道响应302与先前接收到的一组信道响应进行分析(例如,比较等)来检测相应类型的变化。
[0069] 为了减少或防止检测运动时的误差,第一类型的变化的幅度可以用作门308的输入,门308可以允许或防止与第二类型的变化有关的信息被输入到运动检测器310所执行的运动检测处理。例如,在第一类型的变化表示通常由干扰信号引起的一种类型的变化、并且第二类型的变化表示通常由空间中的运动引起的一种类型的变化的情况下,如果第一变化的幅度低于特定阈值(这可能指示低干扰或最小干扰),则门308可以仅允许运动检测器310处理与第二类型的变化有关的信息。这可以防止运动检测处理在空间中存在干扰信号的情况下产生诸如运动检测的误报等的误差。相反,如果第一变化的幅度高于阈值(这可能指示高干扰水平),则可以阻止运动检测器310处理与第二类型的变化有关的信息。因此,可以防止运动检测器310执行运动检测处理,或者可以基于(例如,来自另一源的)其它输入执行运动检测处理。在一些实现中,如下所述,信道响应302可以由向量频域中的信道向量表示。如下所述,第一类型的变化和第二类型的变化可以基于信道向量在向量频域中的轴上的投影来检测。
[0070] 在一些情况下,干扰对信道响应产生影响,其中相对于第二类型的变化,该影响主要是作为第一类型的变化而观察到的。例如,某些类型的干扰可能产生信道响应中的主要均匀的偏移。例如,带外(OOB)或信道外(OOC)干扰可能主要使信道响应的所有元素向上或向下偏移,这使信道响应值增加或减小显著的量。在这种情况下,第一变化检测器304可以监视信道响应中的均匀偏移(例如,均匀增加或减小大于阈值的量)。
[0071] 在一些情况下,空间中的物体的运动对信道响应产生影响,其中相对于第一类型的变化,该影响主要是作为第二类型的变化而观察到的。例如,空间中的运动可能主要仅使信道响应中的值的子集发生偏移。作为示例,运动可能主要改变信道响应中的一个或两个元素的相位或幅度,因此使信道响应不均匀地增加或减小。在这种情况下,第二变化检测器306可以监视信道响应中的不均匀偏移(例如,不均匀增加或减小大于阈值的量)。
[0072] 在一些情况下,干扰产生副影响,这种副影响可能作为第二类型的变化而被观察到。因此,在第一变化检测器304观察到显著干扰的情况下,门308可以防止运动检测器310基于信道响应302执行运动检测处理。在第一变化检测器304未观察到显著干扰的情况下,门308可以允许运动检测器310基于信道响应302(例如,通过分析第二变化检测器306所观察到的变化)来执行运动检测处理。
[0073] 图4是示出用于基于信道响应的不同类型的变化来检测运动的示例性处理400的流程图。示例性处理400中的操作可以由数据处理设备进行,以检测空间中的物体的运动。例如,处理400中的操作可以由图3所示的示例性系统300或其它类型的系统进行。参考图1所示的示例,示例性处理400的操作可以由无线通信装置102C的处理器114进行,以基于与从无线通信装置102A、102B其中之一或这两者发送的无线信号相关联的信道响应来检测人
106的运动。在一些实例中,示例性处理400由无线通信装置以外的系统(诸如通信耦接至无线通信装置的服务器或其它计算装置等)进行。示例性处理400可以由其它类型的装置进行。示例性处理400可以包括附加的或不同的操作,并且这些操作可以以所示的顺序或以其它顺序进行。在一些情况下,图4所示的操作中的一个或多个被实现为包括多个操作、子处理或其它类型的例程的处理。在一些情况下,操作可以组合、以其它顺序进行、并行进行、迭代或以其它方式重复或者以其它方式进行。
[0074] 在402处,获得信道响应。信道响应可以基于由无线通信装置发送通过空间的无线信号。例如,参考图2A~2B,信道响应可以基于由无线通信装置204A发送通过空间200、并在无线通信装置204B、204C其中之一处接收到的无线信号。信道响应可以包括频率范围内的多个子载波频率中的各子载波频率的一系列复值。例如,参考图2C~2D,信道响应可以包括子载波频率f1、f2和f3中的各子载波频率的复值。在一些示例中,在其它数量的子载波频率(例如,12个、16个、32个或其它数量的子载波频率)上定义信道响应。
[0075] 在404处,在信道响应中识别出第一类型的变化和第二类型的变化。可以通过将402处所获得的信道响应与先前获得的一组信道响应进行分析(例如,比较或以其它方式分析)来识别第一类型的变化和第二类型的变化。在一些实现中,第一类型的变化包括在空间中存在干扰的情况下在信道响应中通常所见的变化,并且第二类型的变化包括信道响应中通常所见的与运动相关联的一种类型的变化。如下所述,这两种变化类型可以基于在频率向量域中检测到的变化。
[0076] 在406处,将第一类型的变化的幅度与阈值进行比较。阈值可以基于可能影响运动检测处理(例如,在运动检测处理时产生误差)的干扰信号中所见的变化的幅度。如果幅度低于阈值(例如,指示空间中的任何干扰不太可能影响运动检测处理),则在408处执行运动检测处理,以基于第二类型的变化来检测物体的运动。运动检测处理可以将与第二类型的变化有关的信息(例如,复杂频率分量)和与先前获得的信道响应有关的信息进行比较,以判断第二类型的变化是否指示空间中的物体的运动。例如,运动检测处理可以分析在402处获得的信道响应的一个或多个统计参数(例如,信道响应的频率分量的统计参数),以判断物体是否正在空间中移动。然而,如果第一类型的变化的幅度高于阈值,则在410处防止基于第二类型的变化来执行运动检测处理。例如,在运动检测处理中,丢弃或以其它方式不考虑与第二类型的变化有关的信息。
[0077] 图5A~5B是示出示例性信道响应504以及该信道响应504在频率向量域514中的向量表示512的图。图5A中的标绘图502包括示例性信道响应504以及对信道响应504起作用的带外(OOB)或信道外(OOC)干扰源506。在所示的示例中,信道响应504包括通过分析所接收到的无线信号而获得的特定子载波频率(f1、f2、f3)处的(分别为)频率分量(a、b、c)。频率分量可以是包括幅度和相位的复值。在一些实例中,频率分量表示不同子载波频率处的信道响应的采样值。信道响应504可以基于子载波频率处的频率分量以向量形式表示。例如,在图5B所示的示例中,信道响应504由向量X=(a,b,c)表示,并且映射到由相互正交的轴(f1、f2、f3)定义的频率向量域514。
[0078] 在所示的示例中,信道响应504表示针对不存在干扰源506的空间,无线通信装置所见的稳态信道响应。然而,在如图5A所示存在干扰源506的情况下,信道响应504可能经历与虚线508所示的变化类似的轻微变化。例如,干扰源506可能引起无线通信装置的无线电子系统的有效增益的变化,这转而可能引起虚线508所示的幅度变化。这些变化在频谱上可能是均匀的或不均匀的(例如,增益变化对于不同频率分量可能是不同的)。
[0079] 经历这些变化的信道响应被映射到与频率向量域中的单个方向基本上对准的信道向量。例如,如图5B中的虚线518所示,信道向量512在频率向量域中经历变化,但在整个变化中保持基本上与轴v1所指示的方向对准(即,平行)。例如,在经历这些变化的同时,信道向量512向轴v1上的投影将约大于信道向量512的幅度的90%,并且信道向量512向轴v2和v3上的投影将很小。然而,在空间中发生运动的情况下,信道响应可能经历很大不同的变化,并且与基于运动的信道响应相关联的信道向量可以投影在与轴v1所指示的方向正交的一个或多个其它方向上。例如,与空间中的运动相关联的信道响应可以具有基本上投影到图5B所示的v2轴和v3轴这两者(其与轴v1正交)上的信道向量。
[0080] 因此,在一些实现中,运动检测处理可以基于先前获得的信道响应来确定和建立频率向量域中的一组正交轴。然后,可以将新获得的信道响应转换为由这些轴定义的域中的信道向量,以检测空间中是否发生了运动。例如,在所示的示例中,可以基于先前获得的与图5A的信道响应504类似的一组信道响应(例如,经历线508所示的相同变化的一组信道响应)来确定和建立由轴(v1、v2、v3)定义的频率向量域516。第一轴v1可以基于在不存在运动的情况下信道经历典型扰动的方向(例如,基于一组信道向量对准的主方向)来定义,并且轴v2和v3可被定义为与轴v1(以及彼此)正交。在针对轴v2选择正交方向的情况下,干扰所引起的信道变化可能在轴v2的方向上具有小的投影。而且,由于轴v3与v1和v2这两者正交,因此干扰所引起的信道变化在v3的方向上的投影量可能为零到可忽略不计。因此,在一些实现中,轴v3或与轴v1正交的其它轴可以用作鉴别器,该鉴别器对于干扰将保持相对沉默(例如,信道向量的小投影),但是在空间中发生运动的情况下将反应强烈。在一些实现中,轴可能不是彼此完全正交的。相反,只要各轴足够靠近其它轴的跨度的零空间,这里描述的技术可以允许在基于干扰的信道变化和基于运动的信道变化之间进行鉴别。
[0081] 因此,在一些实现中,在获得新信道响应的情况下,可以将其映射为域516中的信道向量,以确定向域516的轴上的投影。如果信道向量基本上投影到轴v1上、并且只是可忽略不计地投影到轴v2和v3上(例如,向轴v2和v3中的各轴上的投影的幅度小于信道向量本身的幅度的5%),则运动检测处理可以判断为空间中没有发生运动。然而,如果信道向量基本上更多地投影到轴v2和v3其中之一或这两者上,则运动检测处理可以判断为空间中发生了运动。图6A~7B描述了根据这些技术分析新接收到的信道响应的示例。
[0082] 在一些实例中,被选择用于检测运动的轴可以基于肥尾度量来确定。信道向量中在不同轴的方向上所见的随机峰可以通过肥尾计算器来测量,该肥尾计算器可以确定离群点的概率密度。在一些实例中,肥尾度量包括平均绝对偏差(测量随机变量与其平均值之间的平均绝对距离)与标准偏差(测量随机变量与其平均值之间的平均平方距离)的比率。由于该比率受到样本中的离群点的不成比例的影响,因此该比率越接近零(分布中的尾越肥),干扰源越瞬时。因此,用于检测运动的轴可被选择为具有最低肥尾度量的轴。
[0083] 在一些实例中,可以对新信道向量的投影进行采样,以判断信道中是否发生了任何变化(例如,是否存在新的干扰源)。在第一主分量(定义第一轴的分量)的投影中检测到变化的情况下,可以进行用于检测运动的轴的新选择。这种变化可以基于密度函数或其它稳健的统计估计器检测到。
[0084] 可以使用迭代估计处理来确定图5A~7B的频率向量域516的轴。例如,在一些实现中,通过基于信道向量向轴上的投影减少剩余误差的期望值来确定频率向量域516的轴。在一些实现中,可以通过使受制于式(10)的式(9)最小化来实现这一点:
[0085] Ji(vi)=E{||x-vi(viTx)||}#(9)
[0086]
[0087] 其中E{}表示误差函数,x表示信道向量,vi表示频率向量域中的第i轴,并且式(10)约束式(9)以确定彼此正交的轴。在一些实例中,可以利用保持长期趋势的递归遗忘因子、通过一组连续更新来确定轴。在一些实现中,例如使用诸如递归最小二乘法、约束最小二乘法、批量最小二乘法或其它类型的最小二乘法等的最小二乘法来确定轴。
[0088] 在一些实现中,随着获得新信道响应,可以更新频率向量域的轴。在一些实例中,可以使用均方误差随机更新方法来更新轴。例如,可以根据式(11)和(12)来更新第一轴:
[0089] y1=v1Tx(k)#(11)
[0090] v1(k+1)=v1(k)+μ1y1[x(k)-v1(k)y1]#(12)
[0091] 可以根据式(13)~(15)来更新第二轴,
[0092] x2=x(k)-v1y1#(13)
[0093] y2=v2Tx2#(14)
[0094] v2(k+1)=v2(k)+μ2y2[x2-v2y2]#(15)
[0095] 并且可以根据式(16)~(18)来更新第三轴,
[0096] x3=x2-v2y2#(16)
[0097] y3=v3Tx3#(17)
[0098] v3(k+1)=v3(k)+μ3y3[x3-v3y3]#(18)
[0099] 其中x(k)表示瞬时信道向量,yi表示信道向量在第i轴的方向上的投影,μ3表示遗忘因子,以及vi(k+1)表示轴v1的更新方向。在更高维的频率向量域中,附加轴(例如,第四轴等)可以以类似的方式更新。
[0100] 一般地,信道响应可以包括整数n个点、并且可以在n维频率向量域中表示,并且可以在n维频率向量域中定义n个正交轴。例如,当分析各自具有16个点的信道响应时,可以在16维频率向量域中定义16元素频率向量。在一些情况下,使用小于n个正交轴来分析信道响应的变化。例如,当分析各自具有16个点的信道响应时,在一些情况下,可以仅使用频率向量域中的少量(例如,2个、3个、4个、5个)正交轴来准确地检测运动。
[0101] 图6A~6B是示出示例性信道响应604以及该信道响应604在图5B的频率向量域516中的向量表示612的图。在所示的示例中,信道响应604表示受干扰源606影响的信道响应504,其中干扰源606可以与图5A的干扰源506相似或相同。如图所示,与图5B的信道响应504相比,示例性信道响应604在频率范围内(在信道响应604的频域内)的幅度略有增加。与信道响应504一样,信道响应604可以基于子载波频率处的频率分量以向量形式表示。例如,在图6B所示的示例中,信道响应604由向量X1=(a1,b1,c1)表示,并且映射到由轴(v1、v2、v3)定义的频率向量域516。在映射到图6B所示的频率向量域516的情况下,表示信道响应604的信道向量612基本上与轴v1对准,从而在v1轴上产生大的投影616,在v2轴上产生相对小的投影
618,并且在v3轴上没有投影。由于在所示的示例中、信道向量612没有投影到轴v3上,因此运动检测处理可以判断为信道响应604不指示空间中的运动,而是指示基于其它影响(例如,干扰源606)的信道响应的变化。
[0102] 图7A~7B是示出示例性信道响应704以及该信道响应704在频率向量域516中的向量表示712的图。在所示的示例中,信道响应704表示受干扰源706和信号708影响的信道响应504,其中干扰源706可以与图5A的干扰源506相似或相同。如图所示,与图5B的信道响应504相比,示例性信道响应704在频率范围内不均匀地变化。与信道响应604一样,信道响应
704可以基于子载波频率处的频率分量以向量形式表示。例如,在图7B所示的示例中,信道响应704由向量X2=(a2,b2,c2)表示,并且映射到由轴(v1、v2、v3)定义的频率向量域516。在映射到如图7B所示的频率向量域516的情况下,表示信道响应704的信道向量712在v1轴上产生投影716,在v2轴上产生投影718,并且在v3轴上产生投影720。在所示的示例中,由于信道向量712在轴v3上产生投影720,因此运动检测处理可以判断为信道响应704指示空间中的物体的运动,而不是仅指示基于其它影响(例如,干扰源706)的信道响应的变化。
[0103] 尽管在图5A~7B所示的示例中频率向量域516是基于三个子载波频率(为便于说明),但是频率向量域(以及因此表示信道响应的信道向量)可以基于任意数量的子载波频率(以及因此轴),诸如4个、8个、16个或32个子载波频率或轴。另外,虽然以上示例解释了运动可以基于与轴v1正交的轴中的一个轴中的投影来推断,但是运动可以通过频率向量域中的任意轴或轴的任意组合中的投影来推断。
[0104] 图8是示出用于基于信道响应的不同类型的变化来检测运动的示例性处理800的流程图。示例性处理800中的操作可以由数据处理设备进行,以检测空间中的物体的运动。例如,处理800中的操作可以由图3所示的示例性系统300或其它类型的系统进行。参考图1所示的示例,示例性处理800的操作可以由无线通信装置102C的处理器114进行,以基于与从无线通信装置102A、102B其中之一或这两者发送的无线信号相关联的信道响应来检测人
106的运动。在一些实例中,示例性处理800由无线通信装置以外的系统(诸如通信耦接至无线通信装置的服务器或其它计算装置等)进行。示例性处理800可以由其它类型的装置进行。示例性处理800可以包括附加的或不同的操作,并且这些操作可以以所示的顺序或以其它顺序进行。在一些情况下,图8所示的操作中的一个或多个被实现为包括多个操作、子处理或其它类型的例程的处理。在一些情况下,操作可以组合、以其它顺序进行、并行进行、迭代或以其它方式重复或者以其它方式进行。
[0105] 在802处,获得一组信道响应。信道响应可以基于无线通信装置在第一时间段期间发送通过空间的无线信号。例如,参考图2A~2B,在802处获得的信道响应可以基于在无线通信装置204B、204C其中之一处接收到的信号,这些信号是基于无线通信装置204A发送通过空间200的无线信号。信道响应可以包括频率范围内的特定子载波频率的值。例如,参考图2C~2D,信道响应可以包括子载波频率f1、f2和f3或附加子载波频率的值。
[0106] 在804处,根据一组信道响应来确定频率向量域中的一组正交轴。该组信道响应可以基于先前接收到的一组信号,并且轴可以例如通过使用诸如最小均方处理、递归最小二乘处理、约束最小二乘处理或批量最小二乘处理等的最小二乘处理使向量式最小化来确定。例如,轴可以通过使上式(9)最小化来确定。在一些实现中,确定轴包括:基于频率向量域中的表示在802处获得的信道响应的信道向量的对准来定义频率向量域中的第一轴;并且定义频率向量域中的第二轴,第二轴各自与第一轴正交且与其它第二轴正交。例如,参考图5A~5B所示的示例,轴v1表示频率向量域中信道响应对准的主方向,并且轴v2和v3继而可被定义为与轴v1正交且彼此正交。
[0107] 可以选择这些轴中的一个轴作为运动投影轴,并且可以基于新获得的信道向量向运动投影轴上的投影来检测运动。例如,在图6A~7B所示的示例中,选择轴v3作为运动投影轴,并且基于向该轴上的投影来检测运动。可以通过确定一组正交轴中的各轴的肥尾度量来选择运动投影轴。各轴的肥尾度量可以基于频率向量域中的表示在802处获得的信道响应的向量向该轴上的投影的分布。在一些实现中,各轴的肥尾度量是基于向该轴上的投影的分布的平均绝对偏差除以向该轴上的投影的分布的标准偏差。
[0108] 在806处,获得新信道响应。新信道响应可以基于在(第一时间段之后的)第二时间段期间发送通过空间的无线信号。在808处,确定频率向量域中的表示新信道响应的信道向量。信道向量的元素可以基于在各子载波频率处接收到的无线信号的频率分量。例如,参考图7A~7B所示的示例,在频率向量域中,信道向量X2的元素是信道响应704的子载波频率f1、f2,和f3处的频率分量a2、b2和c2,并且信道向量712表示信道响应704。
[0109] 在810处,基于信道向量向一组正交轴中的一个轴上的投影来检测(例如,在第一时间段和第二时间段之间)发生的运动。可以基于在808处所确定的信道向量向在804处所选择的运动投影轴上的投影来检测运动。在一些实例中,可以基于与向所选轴上的投影的阈值的比较来检测运动。例如,参考图7A~7B所示的示例,在选择轴v3作为运动投影轴的情况下,由于(向轴v3上的)投影720的幅度高于特定阈值,因此可以基于信道响应704来检测运动。
[0110] 在一些实现中,可以基于新获得的信道响应来更新一组轴。例如,可以基于在第三时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第三信道响应。第三信道响应可被表示为频率向量域中的信道向量。如果在信道向量向轴上的投影中检测到变化,则可以在频率向量域中确定(更新后的)第二组正交轴。第二组轴可以以与第一组轴相同的方式(诸如通过使诸如式(9)等的向量式最小化等)来确定。
[0111] 本说明书中所描述的一些主题和操作可以在数字电子电路中、或者在计算机软件、固件或硬件中实现,包括本说明书中所公开的结构及其结构等同物、或者结构中的一个或多个的组合。本说明书中所描述的一些主题可以被实现为一个或多个计算机程序(即计算机程序指令的一个或多个模块),编码在计算机可读存储介质上以供数据处理设备执行或用于控制数据处理设备的操作。计算机可读存储介质可以是计算机可读存储装置、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或装置、或者它们中的一个或多个的组合,或者可被包括在其中。此外,虽然计算机可读存储介质不是传播信号,但是计算机可读存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机可读存储介质也可以是一个或多个单独的物理组件或介质(例如,多个CD、盘或其它存储装置),或者被包括在其中。
[0112] 本说明书中所描述的一些操作可以被实现为数据处理设备对一个或多个计算机可读存储装置上所存储的或者从其它源接收到的数据所进行的操作。
[0113] 术语“数据处理设备”包含用于处理数据的所有种类的设备、装置和机器,举例而言包括可编程处理器、计算机、片上系统或者前述的多个或组合。设备可以包括专用逻辑电路,例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除硬件以外,设备还可以包括为所考虑的计算机程序创建执行环境的代码,例如用于构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。
[0114] 计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以包括编译语言或解释语言、声明语言或过程语言等的任何形式的编程语言来编写,并且计算机程序可以以任何形式进行部署,包括被部署为独立程序或者被部署为模块、组件、子例程、对象或者适合在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以但不必与文件系统中的文件相对应。程序可以存储在某个文件的一部分中,其中该文件将其它程序或数据(例如,标记语言文件中所存储的一个或多个脚本)保持在专用于程序的单个文件中、或者保持在多个协调文件(例如,用于存储一个或多个模块、子程序或代码的一部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上、或者在位于一个网站处或跨多个网站分布并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。
[0115] 本说明书中所描述的处理和逻辑流中的一些可以利用一个或多个可编程处理器来进行,其中这些一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来进行动作。这些处理和逻辑流还可以由专用逻辑电路进行并且设备也可被实现为专用逻辑电路,其中所述专用逻辑电路例如是FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
[0116] 举例而言,适合执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两者、以及任何种类的数字计算机中的处理器。一般地,处理器将从只读存储器或随机存取存储器或这两者接收指令和数据。计算机的元件可以包括用于根据指令进行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。计算机还可以包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如,非磁性驱动器(例如,固态驱动器)、磁盘、磁光盘或光盘),或者可操作地耦接以相对于这一个或多个大容量存储装置接收或传送数据。然而,计算机无需具有这种装置。此外,计算机可以嵌入在其它装置中,例如电话、平板计算机、电器、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器、物联网(IoT)装置、机器对机器(M2M)传感器或致动器、或便携式存储装置(例如,通用串行总线(USB)闪存驱动器)。适合存储计算机程序指令和数据的装置包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置,举例而言包括半导体存储器装置(例如,EPROM、EEPROM和闪存存储器装置等)、磁盘(例如,内部硬盘和可移除盘等)、磁光盘、以及CD-ROM和DVD-ROM盘。在一些情况下,处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。
[0117] 为了提供与用户的交互,操作可以在计算机上实现,其中该计算机具有用于向用户显示信息的显示装置(例如,监视器或其它类型的显示装置)、以及用户可以向计算机提供输入的键盘和指示装置(例如,鼠标、追踪球、触针、触敏屏幕或其它类型的指示装置)。其它种类的装置也可以用于提供与用户的交互;例如,被提供至用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈,例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈;并且来自用户的输入可以以任何形式接收,包括声音、语音或触觉输入。另外,计算机可以通过相对于用户所使用的装置发送和接收文档(例如通过响应于从用户的客户端装置上的web浏览器接收到的请求而向该web浏览器发送web页面)来与该用户进行交互。
[0118] 计算机系统可以包括单个计算装置、或者彼此接近或一般彼此远离地进行操作并且通常通过通信网络进行交互的多个计算机。通信网络可以包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、互联网(例如,因特网)、包括卫星链路的网络、以及对等网(例如,自组织对等网络等)中的一个或多个。客户端和服务器的关系可以通过在各个计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。
[0119] 在所描述的示例的一般方面中,基于信道响应的变化来检测运动。
[0120] 在第一示例中,基于在第一时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第一组信道响应。通过一个或多个处理器的操作,根据第一组信道响应来确定频率向量域中的一组正交轴。基于在第二时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第二信道响应,并且通过一个或多个处理器的操作来确定频率向量域中的表示第二信道响应的信道向量。基于信道向量向一组正交轴中的一个轴上的投影来检测空间中的物体的运动。
[0121] 在一些情况下,第一示例的实现可以包括以下特征中的一个或多个。可以基于将投影与阈值进行比较来检测空间中的物体的运动。确定频率向量域中的一组正交轴可以包括使用最小二乘处理来使向量式最小化。最小二乘处理可以包括最小均方处理、递归最小二乘处理、约束最小二乘处理和批量最小二乘处理中至少之一。可以从一组正交轴中选择运动投影轴,并且检测空间中的物体的运动可以基于信道向量在运动投影轴上的投影。可以通过确定一组正交轴中的各轴的肥尾度量来选择运动投影轴。各轴的肥尾度量可以基于频率向量域中的表示第一信道响应的向量向该轴上的投影的分布。各轴的肥尾度量可以基于向该轴上的投影的分布的平均绝对偏差除以向该轴上的投影的分布的标准偏差。
[0122] 在一些情况下,第一示例的实现可以包括以下特征中的一个或多个。确定频率向量域中的一组正交轴可以包括:确定频率向量域中的表示第一组信道响应的信道向量;基于频率向量域中的信道向量的对准来定义频率向量域中的第一轴;并且定义频率向量域中的第二轴。第二轴各自可以与第一轴正交且与其它第二轴正交。一组正交轴可以是第一组正交轴,并且可以基于在第三时间段期间发送通过空间的无线信号来获得第三信道响应。响应于检测到表示第三信道响应的向量向第一组正交轴上的投影的变化,可以根据第三信道响应来确定频率向量域中的第二组正交轴。可以使用第二组正交轴来检测空间中的物体的运动。信道向量的元素可以基于对各子载波频率处接收到的无线信号的分析。
[0123] 在第二示例中,基于发送通过空间的无线信号来获得信道响应。基于信道响应与一组信道响应的比较而在信道响应中识别第一类型的变化和第二类型的变化,并且通过一个或多个处理器的操作基于识别信道响应的第一类型的变化和第二类型的变化来执行运动检测处理以检测空间中的物体的运动。
[0124] 在一些情况下,第二示例的实现可以包括以下特征中的一个或多个。可以通过分析在信道响应中识别出的第二类型的变化来检测空间中的物体的运动。可以响应于判断为第一类型的变化的幅度低于阈值而执行运动检测处理。可以基于频率向量域中的一组正交轴来识别第一类型的变化和第二类型的变化。信道响应可以是基于发送通过空间的第一无线信号的第一信道响应。可以基于发送通过空间的第二无线信号来获得第二信道响应,并且可以基于第二信道响应与一组信道响应的比较来识别第二信道响应的第一类型的变化和第二类型的变化。可以响应于判断为第二信道响应的第一类型的变化的幅度高于阈值而阻止运动检测处理的执行。
[0125] 在一些实现中,计算机可读存储介质存储如下指令,其中该指令在由数据处理设备执行时可操作地进行第一示例或第二示例的一个或多个操作。在一些实现中,系统包括数据处理设备和用于存储如下指令的计算机可读存储介质,其中该指令在由数据处理设备执行时可操作地进行第一示例或第二示例的一个或多个操作。
[0126] 虽然本说明书包含很多细节,但这些细节不应被解释为对所要求保护的范围的限制,而应被解释为特定于特定示例的特征的描述。还可以组合本说明书在单独实现的上下文中所描述的特定特征。相反,在单个实现的上下文中所描述的各种特征还可以在多个实施例中单独实现或者以任何合适的子组合实现。
[0127] 已经描述了许多实施例。然而,应当理解,可以进行各种修改。因此,其它实施例在所附权利要求书的范围内。
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