CN107608286A - 一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统及方法，系统包括处理器模块，处理器模块连接有WiFi接收模块、人机交互模块、存储模块和声音模块；系统还包括WiFi发射模块，WiFi发射模块与WiFi接收模块无线连接。方法包括如下步骤：安全监控系统启动；判断是否进入监控时间；若进入监控时间，则进入样本采集时间段，获取多组无线网络信号的信道状态信息数据，并将获取的多组无线网络信号的信道状态信息数据处理后作为静态参考值；判断实时的WiFi信道状态数据是否与参考值不同；若不同，启动安全密码输入倒计时，并控制声音模块发出倒计时语音提示；若在倒计时时间段内没有输入正确的密码，控制声音模块发出警报。

Description

一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统及方法

技术领域

本发明属于安全监控领域，具体涉及一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统及方法。

背景技术

WiFi，是Wireless Fidelity缩写， 基于IEEE 802.11b标准的无线局域网，简称无线网络信号。

防盗监控技术一直是一个热门的研究方向，目前传统的监控技术分为两大类，一类是通过监控摄像头对摄像区域进行监控；另一种则是通过各种红外、声音、震动传感器进行监控。第一种监控方式成本高，第二种监控则存在着误报的风险，以上两者中传统的监控方式都存在监控死角，而且监控设备外貌特征非常明显，容易被盗窃人员提前破坏掉。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统及方法，是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述传统监控设备成本高、误报、存在监控死角和外貌特征明显的缺陷，提供一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统及方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：

一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统，包括处理器模块，处理器模块连接有WiFi接收模块、人机交互模块、存储模块和声音模块；

系统还包括WiFi发射模块，WiFi发射模块与WiFi接收模块无线连接；

WiFi接收模块用于接收WiFi发射模块发出的无线网络信号；

处理器模块用于根据WiFi接收模块接收无线网络信号的信道状态信息判断是否存在人员入侵；

人机交互模块用于设定安全时间和监控时间，设定安全密码；

存储模块包括时间存储单元和安全密码存储单元；

时间存储单元用于存储安全时间和监控时间；

安全密码存储单元用于存储安全密码；

声音模块用于发出倒计时语音提示或警报。

进一步地，存储模块还包括体积阈值存储单元；体积阈值存储单元用于存储入侵的体积阈值；人机交互模块还用于设定体积阈值。

进一步地，WiFi发射模块采用支持IEEE802.11n及以上协议的WiFi路由器，WiFi接收模块采用支持IEEE802.11n及以上协议的无线网卡。

进一步地，人机交互模块包括按键和显示屏，或者包括触摸屏。

本发明还提供如下技术方案：

一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，，包括如下步骤：

步骤1.安全监控系统启动；

步骤2.处理器模块判断是否进入监控时间；若进入监控时间，则进入步骤4；

步骤3.若没有进入监控时间，则返回步骤2；

步骤4.进入样本采集时间段，处理器模块获取多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，并将获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据处理后作为静态参考值；

步骤5.处理器模块判断是否进入安全时间；若进入安全时间，则返回步骤2；

若没有进入安全时间，则直接进入下一步；

步骤6.处理器模块判断实时的WiFi无线网络信号的信道状态数据是否与参考值不同；

若没有不同，则返回步骤5；若不同，则直接进入下一步；

步骤7.处理器模块启动安全密码输入倒计时，并控制声音模块发出倒计时语音提示；若在倒计时时间段内输入正确的密码，则返回步骤5，若没有输入正确密码，则直接进入下一步；

步骤8.处理器模块控制声音模块发出警报。

进一步地，步骤1安全监控系统启动，具体包括如下步骤：

步骤1-1.管理员输入用户名、密码登录；

步骤1-2.判断是否需要更改安全时间；若需要，则管理员设置新的安全时间和监控时间；若不需要，则直接进入下一步；

步骤1-3.判断是否需要更改安全密码；若需要，则管理员设置新的安全密码；若不需要，则直接进入下一步。

进一步地，步骤1-3之后还包括如下步骤：

步骤1-4.判断是否需要设置体积阈值；若需要，则管理员设置体积阈值，若不需要则直接进入下一步；

步骤7之前还包括如下步骤：

步骤7A.判断实时的WiFi无线网络信号的信道状态数据与参考值的差值是否超过体积阈值；若不超过，则返回步骤5；若超过，则直接进入下一步。

进一步地，设定样本采集时间段为2min，设定倒计时时间段为30s。

进一步地，步骤4.处理器模块对采集时间段内获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据进行处理，具体步骤如下：

步骤4-1.处理器模块提取采集时间段内获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，每组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据为一组向量值；

步骤4-2.处理器模块将多组向量值生成幅度矩阵和相位矩阵；

步骤4-3.处理器模块计算出幅度矩阵和相位矩阵的幅度协方差矩阵和相位协方差矩阵；

步骤4-4.处理器模块分别提取出幅度协方差矩阵和相位协方差矩阵的最大特征值。

进一步地，步骤6.处理器模块判断实时的WiFi无线网络信号的信道状态数据是否与参考值不同，具体步骤如下：

步骤6-1.处理器模块实时采集WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，得到一组向量值；

步骤6-2.处理器模块得到实时采集的一组向量值的幅度和相位；

步骤6-3.处理器模块将实时采集的一组向量值的幅度与采集时间段获取的幅度协方差矩阵的最大特征值比较，判断是否有不同；

处理器模块将实时采集的一组向量值的相位度与采集时间段获取的幅度协方差矩阵的最大特征值比较，判断是否有不同。

本发明的有益效果在于：

本发明使用WiFi无线网络实现安全监控，可以保证WiFi覆盖范围内无死角监控，可以灵活的设定安全时间以及监控时间，本发明通过读取WiFi无线网络的信道状态信息来判断信号覆盖范围内是否有异物入侵，并不限于活体生物，由于使用非常普遍的WiFi设备作为监控设备，使侵入者无法确定甚至察觉出自己已经处于被监控状态，具有非常强的隐蔽性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明的系统连接示意图；

图2为本发明的方法流程图；

其中，1-处理器模块；2-WiFi接收模块；3-人机交互模块；4-存储模块；4.1-时间存储单元；4.2-安全密码存储单元；4.3-体积阈值存储单元；5-声音模块；6-WiFi发射模块；。

具体实施方式：

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本发明提供一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统，包括处理器模块1，处理器模块1连接有WiFi接收模块2、人机交互模块3、存储模块4和声音模块5；人机交互模块3包括按键和显示屏；

系统还包括WiFi发射模块6，WiFi发射模块6与WiFi接收模块2无线连接； WiFi发射模块6采用支持IEEE802.11n及以上协议的WiFi路由器；WiFi接收模块2采用支持IEEE802.11n及以上协议的无线网卡

WiFi接收模块2用于接收WiFi发射模块6发出的无线网络信号；

处理器模块1用于根据WiFi接收模块2接收WiFi无线网络信号的信道状态信息判断是否存在人员入侵；

人机交互模块3用于设定安全时间和监控时间，设定安全密码，设定体积阈值；

存储模块4包括时间存储单元、安全密码存储单元和体积阈值存储单元；

时间存储单元用于存储安全时间和监控时间；

安全密码存储单元用于存储安全密码；

声音模块用于发出倒计时语音提示或警报；

体积阈值存储单元用于存储入侵的体积阈值。

如图2所示，本发明还提供一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，包括如下步骤：

步骤1.安全监控系统启动；具体包括如下步骤：

步骤1-1.管理员输入用户名、密码登录；

步骤1-2.判断是否需要更改安全时间；若需要，则管理员设置新的安全时间和监控时间；若不需要，则直接进入下一步；

步骤1-3.判断是否需要更改安全密码；若需要，则管理员设置新的安全密码；若不需要，则直接进入下一步；

步骤1-4.判断是否需要设置体积阈值；若需要，则管理员设置体积阈值，若不需要则直接进入下一步；

步骤2.处理器模块判断是否进入监控时间；若进入监控时间，则进入步骤4；

步骤3.若没有进入监控时间，则返回步骤2；

步骤4.进入样本采集时间段，处理器模块获取多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，并将获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据处理后作为静态参考值；设定样本采集时间段为2min；具体步骤如下：

步骤4-1.处理器模块提取采集时间段内获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，每组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据为一组向量值；

步骤4-2.处理器模块将多组向量值生成幅度矩阵和相位矩阵；

步骤4-3.处理器模块计算出幅度矩阵和相位矩阵的幅度协方差矩阵和相位协方差矩阵；

步骤4-4.处理器模块分别提取出幅度协方差矩阵和相位协方差矩阵的最大特征值；

步骤5.处理器模块判断是否进入安全时间；若进入安全时间，则返回步骤2；

若没有进入安全时间，则直接进入下一步；

步骤6.处理器模块判断实时的WiFi信道状态数据是否与参考值不同；

步骤6-1.处理器模块实时采集WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，得到一组向量值；

步骤6-2.处理器模块得到实时采集的一组向量值的幅度和相位；

步骤6-3.处理器模块将实时采集的一组向量值的幅度与采集时间段获取的幅度协方差矩阵的最大特征值比较，判断是否有不同；

处理器模块将实时采集的一组向量值的相位度与采集时间段获取的幅度协方差矩阵的最大特征值比较，判断是否有不同。

若没有不同，则返回步骤5；若不同，则直接进入下一步；

步骤7A.判断实时的WiFi信道状态数据与参考值的差值是否超过体积阈值；若不超过，则返回步骤5；若超过，则直接进入下一步；

步骤7.处理器模块启动安全密码输入倒计时，并控制声音模块发出倒计时语音提示；若在倒计时时间段内输入正确的密码，则返回步骤5，若没有输入正确密码，则直接进入下一步；设定倒计时时间段为30s；

步骤8.处理器模块控制声音模块发出警报。

本发明的实施例是说明性的，而非限定性的，上述实施例只是帮助理解本发明，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他的具体实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统，其特征在于，包括处理器模块，处理器模块连接有WiFi接收模块、人机交互模块、存储模块和声音模块；

系统还包括WiFi发射模块，WiFi发射模块与WiFi接收模块无线连接；

WiFi接收模块用于接收WiFi发射模块发出的无线网络信号；

处理器模块用于根据WiFi接收模块接收WiFi无线网络信号的信道状态信息判断是否存在人员入侵；

人机交互模块用于设定安全时间和监控时间，设定安全密码；

存储模块包括时间存储单元和安全密码存储单元；

时间存储单元用于存储安全时间和监控时间；

安全密码存储单元用于存储安全密码；

声音模块用于发出倒计时语音提示或警报。

2.如权利要求1所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统，其特征在于，存储模块还包括体积阈值存储单元；体积阈值存储单元用于存储入侵的体积阈值；人机交互模块还用于设定体积阈值。

3.如权利要求1所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统，其特征在于，WiFi发射模块采用支持IEEE802.11n及以上协议的WiFi路由器，WiFi接收模块采用支持IEEE802.11n及以上协议的无线网卡。

4.如权利要求1所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控系统，其特征在于，人机交互模块包括按键和显示屏，或者包括触摸屏。

5.一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.安全监控系统启动；

步骤2.处理器模块判断是否进入监控时间；若进入监控时间，则进入步骤4；

步骤3.若没有进入监控时间，则返回步骤2；

步骤4.进入样本采集时间段，处理器模块获取多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，并将获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据处理后作为静态参考值；

步骤5.处理器模块判断是否进入安全时间；若进入安全时间，则返回步骤2；

若没有进入安全时间，则直接进入下一步；

步骤6.处理器模块判断实时的WiFi无线网络信号的信道状态数据是否与参考值不同；

若没有不同，则返回步骤5；若不同，则直接进入下一步；

步骤7.处理器模块启动安全密码输入倒计时，并控制声音模块发出倒计时语音提示；若在倒计时时间段内输入正确的密码，则返回步骤5，若没有输入正确密码，则直接进入下一步；

步骤8.处理器模块控制声音模块发出警报。

6.如权利要求5所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，其特征在于，步骤1安全监控系统启动，具体包括如下步骤：

步骤1-1.管理员输入用户名、密码登录；

步骤1-2.判断是否需要更改安全时间；若需要，则管理员设置新的安全时间和监控时间；若不需要，则直接进入下一步；

步骤1-3.判断是否需要更改安全密码；若需要，则管理员设置新的安全密码；若不需要，则直接进入下一步。

7.如权利要求6所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，其特征在于，步骤1-3之后还包括如下步骤：

步骤1-4.判断是否需要设置体积阈值；若需要，则管理员设置体积阈值，若不需要则直接进入下一步；

步骤7之前还包括如下步骤：

步骤7A.判断实时的WiFi无线网络信号的信道状态数据与参考值的差值是否超过体积阈值；若不超过，则返回步骤5；若超过，则直接进入下一步。

8.如权利要求5所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，其特征在于，设定样本采集时间段为2min，设定倒计时时间段为30s。

9.如权利要求5所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，其特征在于，步骤4.处理器模块对采集时间段内获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据进行处理，具体步骤如下：

步骤4-1.处理器模块提取采集时间段内获取的多组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，每组WiFi无线网络信号的信道状态信息数据为一组向量值；

步骤4-2.处理器模块将多组向量值生成幅度矩阵和相位矩阵；

步骤4-3.处理器模块计算出幅度矩阵和相位矩阵的幅度协方差矩阵和相位协方差矩阵；

步骤4-4.处理器模块分别提取出幅度协方差矩阵和相位协方差矩阵的最大特征值。

10.如权利要求9所述的一种基于WiFi信道状态信息的安全监控方法，其特征在于，步骤6.处理器模块判断实时的WiFi无线网络信号的信道状态数据是否与参考值不同，具体步骤如下：

步骤6-1.处理器模块实时采集WiFi无线网络信号的信道状态信息数据，得到一组向量值；

步骤6-2.处理器模块得到实时采集的一组向量值的幅度和相位；

步骤6-3.处理器模块将实时采集的一组向量值的幅度与采集时间段获取的幅度协方差矩阵的最大特征值比较，判断是否有不同；

处理器模块将实时采集的一组向量值的相位度与采集时间段获取的幅度协方差矩阵的最大特征值比较，判断是否有不同。