基于商用RFID的坐姿识别方法研究

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近年来,坐姿识别因其与人体健康息息相关而倍受关注,长期坐姿不良(如上班族)会引发一系列肌肉骨骼疾病,因而,对人体进行长期有效的坐姿识别与监测以帮助其及时纠正不良坐姿至关重要。传统的坐姿识别与监测技术如视频记录和可穿戴传感器感知监测精度高,然而,视频记录容易泄露用户隐私,在用户身上长期佩戴多个传感设备会严重影响用户的舒适度和体验,因此不适用于长期监测。对此,本文提出了利用商用无线射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification)进行坐姿识别的系统。该系统仅需要将3个轻量级、低成本的RFID标签粘贴到用户的背部,通过分析不同坐姿对无线信号造成的扰动特征进行坐姿识别,不存在泄露隐私风险和影响用户体验的问题。本文通过建立射频信号相位变化与坐姿之间的关联,优化设计了标签部署方案以实现坐姿相关的高质量信号特征提取,从而实现高精度、强鲁棒的坐姿识别。本文的研究内容和主要贡献如下:1)本文提出并设计了基于商用RFID的坐姿识别系统,通过无线信号时空传播规律指导标签部署优化设计,实现坐姿识别鲁棒性和准确性提升。2)本文提出了基于射频信号的坐姿有效特征提取方法,该方法将信号相位信息中受坐姿影响的特征与受呼吸模式影响的特征相结合进行坐姿识别,不受人体日常微小干扰活动影响,鲁棒性高。3)在真实环境下,从有效性、鲁棒性方面对该系统进行实验验证与评估。通过在不同多径场景下分别对七个习惯性坐姿进行广泛实验与评估。结果表明,该系统能够以98.83%的平均准确率识别人的坐姿。为进一步验证系统的鲁棒性,本文评估了在不同天线增益、椅子材料、衣服厚度和标签数量下的坐姿识别性能,可以获得平均98%以上的准确率。
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