基于WiFi-CSI多载波幅相融合的呼吸监测算法OA
Respiratory monitoring algorithm based on WiFi-CSI multi-carrier amplitude fusion
WiFi 人体呼吸感知技术具有低成本、非接触的特点,能够解决穿戴式呼吸监测存在的价格高和舒适性差等问题,具有巨大的发展潜力.针对现有呼吸监测技术中因感知"盲点"而导致呼吸感知范围和感知准确率下降的问题,基于 WiFi 提出一种非接触式呼吸频率监测算法 WiK-Breath.该算法首先从 CSI 信号的幅度和相位中提取出聚类特征,利用 K-Means 聚类算法根据聚类特征将 90 个子载波聚类成具有相似性的若干个集合,并通过阈值控制后续子载波融合的数量;其次,对子载波的幅度和相位进行线性组合,构建出呼吸特征序列,利用 BNR 值作为权重,并对每个子载波的呼吸频率结果进行加权融合,实现呼吸频率监测.实验结果表明,所提呼吸监测算法能够实现人体与收发设备相距 7 m 时,低至 3.4%的呼吸误差.与现有算法相比,WiK-Breath 的呼吸估计误差降低了 15.24%.
WiFi human respiratory sensing technology has low-cost and non-contact characteristics,which can solve the problems of high cost and poor comfort in wearable respiratory monitoring and thus great development potential.Aiming at the existing respira-tory monitoring technology due to the perception of the"blind spot"which leads to the decrease of respiratory perception range and perception accuracy,a new non-contact respiratory frequency monitoring algorithm WiK-Breath based on WiFi is proposed.K-Means clustering algorithm to cluster 90 subcarriers into several sets with similar characteristics,and control the number of subse-quent subcarriers to be fused by a threshold.Secondly,a respiratory feature sequence was constructed by linearly combining the am-plitude and phase of the subcarriers,and the respiratory frequency results of each subcarrier were weighted and fused to achieve res-piratory frequency monitoring using the BNR values as the weights.Experimental results show that the proposed respiration moni-toring algorithm can achieve a respiration error as low as 3.4%when the human body and the transceiver device are 7 metres apart.Compared with existing algorithms,WiK-Breath's breathing estimation error is reduced by 15.7%.
刘言;王守华;孙希延;王睿菘;石贵川
桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室,广西 桂林 541004||桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林 541004桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室,广西 桂林 541004||桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林 541004||桂林电子科技大学 卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心,广西 桂林 541004||南宁桂电电子科技研究院有限公司,南宁 530031桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室,广西 桂林 541004||桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林 541004||桂林电子科技大学 卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心,广西 桂林 541004||南宁桂电电子科技研究院有限公司,南宁 530031桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室,广西 桂林 541004||桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林 541004桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林 541004
信息技术与安全科学
WiFiK-Means子载波选择幅相融合呼吸频率估计
WiFiK-Meanssubcarrier selectionamplitude-phase fusionrespiratory rate estimation
《桂林电子科技大学学报》 2026 (2)
141-149,9
广西精密导航技术与应用重点实验室基金(DH202301)国家自然科学基金(U23A20280,62161007,62061010)桂林电子科技大学研究生教育创新计划(2023YCXS035)
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