CN108027434A - Wi-fi室内雷达 - Google Patents

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CN108027434A CN201680054299.6A CN201680054299A CN108027434A CN 108027434 A CN108027434 A CN 108027434A CN 201680054299 A CN201680054299 A CN 201680054299A CN 108027434 A CN108027434 A CN 108027434A
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Abstract

一种用于无线网络中的对象检测的系统和方法。无线通信设备在第一频带上接收第一无线信号集合，以及基于所述第一无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第一干扰简档。所述无线通信设备还在第二频带上接收第二无线信号集合，以及基于所述第二无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第二干扰简档。所述无线通信设备然后至少部分基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来检测所述无线网络中的对象的存在。

Description

WI-FI室内雷达
技术领域
概括地说，示例性实施例涉及无线网络，并且更具体地说，示例性实施例涉及检测无线网络环境中的对象。
背景技术
现代入侵检测或家庭报警系统依靠复杂的传感器技术(例如，摄像头、红外线(IR)和/或其他专用硬件)来检测人类活动。例如，可以使用摄像头来检测家庭内的入侵者。摄像头可以监视家庭的某些部分，以及可以在检测到摄像头的框架内的人(例如，入侵者)时触发警报。在另一示例中，IR传感器可以检测穿过或通过IR通道的外来对象。例如，IR通道中外来对象的存在可以干扰从IR发射器到IR传感器的红外光(例如，光子)的传输。
现有的传感器技术通常是范围受限的，和/或者需要与入侵者的直接视距。而且，这样的传感器可能无法检测非移动身体或者区分已知和未知人物或对象。
发明内容
提供本发明内容以便以简化的形式对下文在具体实施方式中进一步描述的构思的选择进行介绍。本发明内容并不旨在标识要求保护的发明主题的关键特征或重要特征，也不旨在限制要求保护的发明主题的范围。
本文中描述了用于无线网络中的对象检测的系统和方法。无线通信设备在第一频带上接收第一无线信号集合，以及基于所述第一无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第一干扰简档。所述无线通信设备还在第二频带上接收第二无线信号集合，以及基于所述第二无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第二干扰简档。所述无线通信设备然后至少部分基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来检测所述无线网络中的对象的存在。
在示例性实施例中，所述第一无线信号集合可以与无线局域网(WLAN)信号相对应，并且所述第二无线信号集合可以与超宽带(UWB)信号相对应。例如，所述第一干扰简档可以基于所述第一无线信号集合中的多普勒频移的模式。此外，所述第二干扰简档可以基于所述第二无线信号集合的功率简档。对于一些实施例，所述无线通信设备还可以基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档的组合来确定所述对象是移动的还是静止的。
所述无线通信设备还可以在第三频带上接收第三无线信号集合，以及基于所述第三无线信号集合来生成所述无线网络的第三干扰简档。例如，对所述无线网络中的所述对象的检测可以基于所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档的组合。在示例性实施例中，可以对所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档中的每一者应用加权度量。例如，加权度量可以至少部分基于相应第一无线信号集合、第二无线信号集合和第三无线信号集合的信号质量。另外，对于一些实施例，所述第一频带可以是2.4GHz频带，所述第二频带可以是60GHz频带，并且所述第三频带可以是5GHz频带。
附图说明
示例性实施例是通过示例的方式说明的，且并不旨在由附图中的图所限制。
图1示出了根据示例性实施例的前向散射对象检测系统的框图。
图2示出了根据示例性实施例的后向散射对象检测系统的框图。
图3示出了根据示例性实施例的多频率对象检测器的框图。
图4示出了根据示例性实施例的具有多频率对象检测功能的多节点对象检测系统的框图。
图5示出了根据示例性实施例的无线通信设备的框图。
图6示出了描绘了用于无线通信设备的示例性多频率对象检测操作的流程图。
图7示出了描绘用于通过对所接收的无线信号的不同干扰简档进行组合来检测外来对象的示例性操作的流程图。
图8示出了描绘用于基于在多个频率上接收的无线信号当中的加权投票来检测外来对象的示例性操作的流程图。
具体实施方式
仅为了简单起见，下文在无线局域网(WLAN)系统的上下文中描述了示例性实施例。应当理解：示例性实施例同样适用于其他无线网络(例如，蜂窝网络、微微网络、毫微微网络、卫星网络)以及使用一个或多个有线标准或协议(例如，以太网和/或HomePlug/PLC标准)的信号的系统。如本文中所使用的，术语“WLAN”和可以包括由IEEE 802.11标准族、(蓝牙)、HiperLAN(一组无线标准，可与IEEE 802.11标准相比，主要在欧洲使用)以及无线通信中使用的其他技术管辖的通信。因此，术语“WLAN”和“Wi-Fi”在本文中可互换使用。另外，虽然下文根据包括一个或多个AP和多个STA的基础设施WLAN系统进行了描述，但示例性实施例同样适用于其他WLAN系统，包括例如多个WLAN、对等(或独立基本服务集)系统、Wi-Fi直连系统和/或热点。另外，虽然在本文中根据无线设备之间交换数据分组进行了描述，但示例性实施例可以应用于无线设备之间的任何数据单元、分组和/或帧的交换。
在以下描述中，阐述了大量具体的细节(例如，具体组件、电路和过程的示例)以便提供对本公开内容的透彻理解。如本文中所使用的，术语“耦合”意指直接连接或者通过一个或多个中间组件或电路连接。而且，在以下描述中以及出于解释的目的，阐述了特定的术语以便提供对本文的实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员将领会：实践示例性实施例可以不需要这些具体的细节。在其他实例中，为了避免模糊本公开内容，以框图形式示出了公知的电路和设备。以对计算机存储器内的数据比特操作的规程、逻辑框、过程和其他符号表示的形式呈现了以下具体实施方式的一些部分。这些描述和表示是数据处理领域中的技术人员用于将其工作的实质最有效地传达给本领域的其他技术人员的手段。
电路元件或软件块之间的互连可以示为总线或单个信号线。这些总线中的每一者可以替代地是单个信号线，并且这些单个信号线中的每一者可以替代地是总线，并且单个线或总线可以表示用于组件之间通信的无数物理或逻辑机制中的任意一者或多者。本文的实施例不应当被解释为受限于本文中描述的特定示例，而是包括由所附权利要求定义的范围内的所有实施例。在本申请中，规程、逻辑框、过程等被认为是产生期望结果的步骤或指令的自洽序列。步骤是要求对物理量进行物理操作的步骤。通常，虽然不是必须的，但是这些量采用能够在计算机系统中被存储、传送、组合比较、以及以其他方式操作的电信号或磁信号的形式。
然而，应当在头脑中牢记，所有这些和类似的术语都将与合适的物理量相关联并且其仅仅是应用于这些量的方便标签。除非特别声明，否则，如从以下论述显而易见的，应当领会，贯穿本申请，使用诸如“存取”、“接收”、“发送”、“使用”、“选择”、“确定”、“计算”、“监视”、“比较”、“应用”、“更新”、“测量”、“推导”等的术语的论述指的是计算机系统或类似的电子计算设备的动作和过程，所述计算机系统或类似的电子计算设备将表示为在计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量操纵和转换成被类似地表示为在计算机系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。
在附图中，可以将单个框描述为执行一个功能或一些功能；然而，在实际实践中，由该框执行的一个功能或一些功能可以在单个组件中或跨多个组件执行，和/或可以使用硬件、使用软件或使用硬件和软件的组合来执行。为了清楚地说明硬件和软件之间的这种可交换性，上文对各个说明性组件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了概括性描述。至于这样的功能是实现为硬件还是软件，取决于具体应用和对整个系统所施加的设计约束。技术人员可以针对每个具体应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是这样的实现决策不应被解释为使得脱离本发明的范围。而且，示例性无线通信设备可以包括除了所示的组件之外的组件，包括例如处理器、存储器等的公知组件。
除非具体描述为以特定方式实现，否则本文中描述的技术可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。描述为模块或组件的任何特征还可以一起实现在集成逻辑器件中，或者单独实现为分立但可互操作的逻辑器件。如果用软件来实现，则可以至少部分通过非暂时性处理器可读存储介质来实现这些技术，所述非暂时性处理器可读存储介质包括当被执行时执行上述方法中的一者或多者的指令。非暂时性处理器可读数据存储介质可以形成计算机程序产品的一部分，所述计算机程序产品可以包括封装材料。
非暂时性处理器可读存储介质可以包括随机存取存储器(RAM)(例如，同步动态随机存取存储器(SDRAM))、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、其他已知存储介质等。另外地或替代地，这些技术可以至少部分由处理器可读通信介质实现，所述处理器可读通信介质携带或传送具有指令或数据结构形式的代码并且可以由计算机或其他处理器存取、读取和/或执行。
结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑框、模块、电路和指令可以由一个或多个处理器执行，例如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他等效的集成或分立逻辑电路。如本文中所使用的，术语“处理器”可以指代前述结构或适于本文中所描述的技术的实现的任何其他结构中的任何一者。另外，在一些方面中，本文中描述的功能可以在如本文所述配置的专用软件模块或硬件模块内提供。而且，这些技术可以用一个或多个电路或逻辑元件完全实现。通用处理器可以是微处理器，但是在替代方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合、或者任何其他这样的配置。
图1示出了根据示例性实施例的前向散射对象检测系统100的框图。前向散射对象检测系统100被示为包括无线设备110、120和130。在示例性实施例中，无线设备110可以形成可根据IEEE 802.11标准族(或根据其他适当的无线协议)操作的无线局域网(WLAN)。例如，无线设备110可以与接入点(AP)相对应和/或充当接入点(AP)。其他无线设备120和130可以经由无线信道150与无线设备110进行通信。例如，无线设备120和130可以与属于无线设备110的WLAN的无线站(STA)相对应。无线设备110、120和130中的每一者都指派有独特的MAC地址，其由例如设备的制造商在其中编程。
无线设备110可以是允许一个或多个无线设备经由使用Wi-Fi、蓝牙或任何其他适当的无线通信标准的无线设备110连接到网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)和/或互联网)的任何适当的设备。在一些实施例中，无线设备110可以是被配置为软件使能的接入点(“SoftAP”)的无线站。对于至少一个实施例，无线设备110可以包括一个或多个收发机、一个或多个处理资源(例如，处理器和/或ASIC)、一个或多个存储器资源和电源。存储器资源可以包括存储用于执行下文针对图6-图8描述的操作的指令的非暂时性计算机可读介质(例如，诸如EPROM、EEPROM、闪速存储器、硬盘驱动器等的一个或多个非易失性存储器元件)。
其他无线设备120和130可以是任何支持Wi-Fi的适当的无线设备，包括例如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、平板设备、膝上型计算机等。每个站STA还可以被称为用户设备(UE)、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端或者某种其他适当的术语。对于至少一些实施例，每个站STA可以包括一个或多个收发机、一个或多个处理资源(例如，处理器和/或ASIC)、一个或多个存储器资源和电源(例如，电池)。
一个或多个收发机(例如，无线设备110、120和/或130的收发机)可以包括Wi-Fi收发机、蓝牙收发机、蜂窝收发机和/或用于发送和接收无线通信信号的其他适当的射频(RF)收发机(为了简单起见未示出)。每个收发机可以在不同的操作频带和/或使用不同的通信协议与其他无线设备进行通信。例如，Wi-Fi收发机可以根据IEEE 802.11规范在2.4GHz频带、5GHz频带和/或60GHz频带内进行通信。蜂窝收发机可以根据由第三代合作伙伴计划(3GPP)描述的4G长期演进(LTE)协议(例如，在大约700MHz与大约3.9GHz之间)和/或根据其他蜂窝协议(例如，全球移动通信系统(GSM)通信协议)在各个RF频带内进行通信。在其他实施例中，包括在无线设备110、120和/或130内的收发机可以是任何技术上可行的收发机，例如由来自ZigBee规范的规范描述的ZigBee收发机、WiGig收发机和/或由来自HomePlug联盟的规范描述的HomePlug收发机。
在示例性实施例中，无线设备110可以使用数据兼容的(例如，前向散射)“探测”技术来检测无线信道150中的物理对象的存在。更具体地说，无线设备110可以基于从无线设备120和130向无线设备110发送的“前向散射”无线信号中的信号干扰来执行对象检测。例如，当无线设备120和130向无线设备110发送相应的无线通信信号122和132时，无线信道150中的干扰对象140的存在可以改变所发送的信号122和132的路径(例如，传播延迟)和/或功率简档。结果，无线设备110可以接收由于无线信道150中的对象干扰而从其最初发送的形式(例如，分别作为无线通信信号122和132)发生了改变的无线信号124和134的集合。在示例性实施例中，无线设备110可以基于已改变的无线信号124和134的干扰简档(例如，描述可归因于此的对象干扰)来检测干扰对象140的存在。
在一些示例中，干扰对象140可以是步行或以其他方式移动通过无线信道150的人。该人的移动可以对应于任何类型的姿势(例如，诸如用户挥手、抬起手臂等)或与无线信道150的交互，其导致所接收的无线信号中的多普勒频移的可检测模式。例如，用户的身体移动可能干扰通过无线信道150传播的无线信号。这样的干扰可以在从发送设备(例如，无线设备120和/或130)向接收设备(例如，无线设备110)的传输期间改变无线信号的相位和/或频率(例如，被称为“多普勒频移”)。
可以以多种不同的方式检测和/或表征多普勒频移。在一个示例中，可以基于接收信号的吞吐量(例如，分组错误率(PER))的变化来检测多普勒频移。而且，不同类型的移动和/或姿势可以在所接收的无线信号中产生多普勒频移的不同模式。例如，由人步行通过无线信道150而引起的PER的变化可以与由人转动手臂而引起的PER的变化不同。此外，不同的人可以基于其独特的尺寸和/或移动而在所接收的无线信号中引起多普勒频移的不同模式。因此，在示例性实施例中，无线设备110可以将多普勒频移的检测到的模式与多普勒频移的已知模式(“多普勒签名”)进行比较，以确定干扰对象140是已知对象(例如，房主、家庭成员、受邀客人等)还是外来对象(例如，潜在的入侵者)。
在示例性实施例中，无线设备110可以基于在所接收的无线信号中传送的信息来检测多普勒频移(例如，由干扰对象140引起多普勒频移)的模式。例如，无线通信信号122和/或132可以与由IEEE 802.11规范定义的数据分组的集合相对应。具体而言，每个数据分组至少包括前导码(例如，用于描绘报头的结尾和数据分组的数据部分的开始)和有效载荷(例如，要在两个设备之间传送的实际数据)。
对于一些实施例，无线设备110可以基于所接收的数据分组的前导码中的数据来检测所接收的无线信号中的多普勒频移的模式。例如，IEEE 802.11标准定义了要包括在通过无线信道发送的每个数据分组的前导码中的长训练字段(LTF)。LTF通常用于估计信道状态信息(CSI)，以及包括接收机(例如，无线设备110)已知的训练数据序列。因此，无线设备110可以将所接收的训练数据(例如，来自前导码的训练数据)与它们的已知值进行比较，以确定无线信道150对所发送的数据的影响(例如，由干扰对象140引起的多普勒频移)。
对于其他实施例，无线设备110可以基于所接收的数据分组的有效载荷中的数据来检测所接收的无线信号中的多普勒频移的模式。例如，有效载荷数据可以包括“探测数据”的集合(例如，为了检测干扰对象140而发送的数据)和/或意图在无线设备120和/或130与无线设备120之间传送的任何其他数据设备110(例如“通信数据”)。无线设备110可以对所发送的数据比特进行解码，使用经解码的比特来对所接收的数据进行归一化，以及然后确定无线信道150的信道响应(例如，使用迫零均衡技术)。所确定的信道响应可以代表由干扰对象140引起的多普勒频移的模式。
在其他示例中，干扰对象140可以是在无线信道150内睡眠或以其他方式静止的人。更具体地说，干扰对象140的任何移动可能不足以引起所接收的无线信号中的多普勒频移的可检测模式。然而，即使相对不可感知的移动(例如，诸如人的心跳或呼吸)也可以改变通过无线信道150传播的无线信号的功率简档。在示例性实施例中，超宽带(UWB)信号可以用于检测无线信道150中的静止和/或慢速移动的对象。
UWB信令技术通常用于短距离、高带宽通信。更具体地说，UWB信号作为低能量脉冲(例如，增量(delta)函数)来发送，其中，每个脉冲占用整个UWB带宽(例如，>500MHz)。因此，UWB信号的功率或能量水平可能特别容易受到无线信道150中的干扰的影响。例如，即使人的心跳和/或呼吸模式也可能改变在无线信道150中传播的UWB信号的功率简档。而且，不同人的心跳和/或呼吸模式可能导致所接收的UWB信号的功率简档发生不同的变化。因此，在示例性实施例中，无线设备110可以将所接收的UWB信号的功率简档(例如，在时域中)与已知的功率简档(“功率签名”)进行比较，以确定干扰对象140是已知对象(例如，房主、家庭成员、受邀客人等)还是外来对象(例如，潜在的入侵者)。
如上所述，不同的无线信令技术可能更适合于不同应用中的对象检测。例如，常规Wi-Fi信号(例如，如由IEEE 802.11规范所定义的)可以用于检测更远距离处的移动对象(例如，基于所接收的Wi-Fi信号中的多普勒频移的模式)。然而，如果不是不可能的，那么检测与静止或慢速移动对象交互的常规Wi-Fi信号中的多普勒频移可能也是困难的。另一方面，UWB信号可以用于在较短距离处检测静止或慢速移动的对象(例如，基于所接收的UWB信号的功率简档)。然而，由于其功率极低，UWB信号可能无法用于无线通信和/或对象检测，除非与无线设备110的距离非常近。
在示例性实施例中，对象检测系统100可以基于第一无线信号集合(例如，已改变的无线信号124)中的多普勒频移和第二无线信号集合(例如，已改变的无线信号134)的功率简档来检测干扰对象140的存在。例如，由无线设备120发送的无线通信信号122可以是常规Wi-Fi信号，并且由无线设备130发送的无线通信信号132可以是UWB信号。因此，无线设备110可以对已改变的无线信号124中的多普勒频移的模式以及已改变的无线信号134的功率简档进行分析，以检测无线信道150中的干扰对象140的存在。如下文更详细描述的，通过对多个对象识别技术(例如，基于多普勒的对象检测和基于功率的对象检测)进行组合，无线设备110能够更准确地检测无线信道150中对象的存在，以及区分已知对象和外来或未知对象。
此外，对于一些实施例，无线设备120和130可以分别在不同的(例如，非重叠的)频带f1和f2上进行操作。具体而言，示例性实施例认识到：常规Wi-Fi信号典型地在2.4GHz频带(例如，如由IEEE 802.11规范定义的)上发送，而UWB信号可以非常适合于60GHz频带(例如，由于高带宽和短距离要求)。因此，在示例性实施例中，无线信号122和124可以经由第一频带f1(例如，2.4GHz频带)发送，并且无线信号132和134可以经由第二频带f2(例如，60GHz频带)发送。如下文更详细描述的，使用来自多个频带的无线信号可以通过例如规避任何特定频带上的无线干扰(例如，由其他无线信号和/或辐射引起的干扰)的风险来进一步提高对象检测的准确性。
通过实现如上文针对图1所描述的数据兼容(例如，前向散射)探测技术，无线设备110可以在不中断与无线设备120和130和/或无线网络中的其他无线设备(未示出)的数据通信的情况下检测无线信道150中的干扰对象140。而且，在示例性实施例中，无线设备110可以在对从无线信号124和134接收的数据进行同时或并行处理的同时，对已改变的无线信号124和134的干扰简档(例如，多普勒频移模式和/或功率简档)进行分析。例如，无线设备110可以对所接收的数据分组的前导码信息进行分析以检测无线信道150中的干扰对象140的存在，同时对来自所接收的数据分组的有效载荷数据进行并行处理。
示例性实施例还认识到：实现数据兼容的探测技术可能并不总是实际的(或可行的)。例如，无线信道150中的大量噪声和/或其他干扰可以降低无线设备110和无线设备120和/或130之间的无线通信的信噪比(SNR)(例如，或者信号与干扰加噪声比(SINR))。因此，无线信道150中的大量噪声可能使得无线设备110难以(如果不是不可能的话)正确地恢复在无线通信信号122和132上发送的数据和/或基于已改变的无线信号124和134来生成准确的干扰简档。
图2示出了根据示例性实施例的后向散射对象检测系统200的框图。后向散射对象检测系统200被示为包括无线设备210。出于论述的目的，无线设备210可以是图1的无线设备110的实施例。因此，虽然为了简单起见未示出，但无线设备210可以形成包括附加无线设备(例如，图1的无线设备120和/或130)的无线网络(例如，WLAN)。
在示例性实施例中，无线设备210可以使用基于雷达的(例如，后向散射)探测技术来检测无线信道中的物理对象的存在。更具体地说，无线设备210可以基于由无线设备210发送并且随后(例如，由无线信道250中的干扰对象240)反射回无线设备210的“后向散射”无线中的信号干扰来执行对象检测。例如，无线设备210可以在无线信道250中发送或广播雷达信号222和232，以及分别测量反射信号224和234以检测和/或识别无线信道250中的对象。无线信道150中的干扰对象240可以改变雷达信号222和232的相位、频率和/或功率。结果，无线设备210接收具有已改变的特性的反射雷达信号224和234，所述已改变的特性可以归因于干扰对象140的存在。
无线设备210可以使用多普勒雷达信令技术在第一频带f1(例如，2.4GHz频带)上发送第一雷达信号集合222。因此，无线设备210可以直接测量由干扰对象240引起的反射雷达信号224中的多普勒频移。例如，雷达信号222可以是通常用于检测对象速度的未经调制的连续波(CW)雷达信号(例如，包含单个频率或信号音调)。替代地，脉冲压缩技术可以用于生成雷达信号222(例如，以增加SNR和/或减少对数据通信系统的干扰和中断)。
对于一些实施例，无线设备210可以广播单音调(例如，未经调制的)CW雷达信号222，以及检测反射(例如，后向散射的)雷达信号224中的多普勒频移的模式。例如，无线设备210可以通过测量雷达信号222的发送和反射雷达信号224的接收之间的相位差来检测多普勒频移。干扰对象140可以对连续雷达信号222的实部和/或虚部的幅度引入低频正弦调制。幅度变化因此可以指示反射雷达信号224中的多普勒频移。虽然单音调CW雷达信号实现起来可能相对简单(例如，就成本和/或复杂性而言)，但单音调CW雷达信号的范围和应用往往受到限制(例如，单音调CW雷达信号可能仅用于检测对象速度)。
对于其他实施例，无线设备210可以使用脉冲压缩来调制雷达信号222，以及检测反射雷达信号224中的多普勒频移的模式。例如，无线设备210可以使用频率“啁啾”调制方案(例如，通过基于预先确定的模式来改变雷达信号222的频率)或者使用伪随机噪声(PN)编码(例如，通过利用预先确定的PN序列对雷达信号222进行编码)来对雷达信号222进行调制。经调制的雷达信号222可以用于检测比单音调CW雷达信号更远的距离处的对象(例如，干扰对象240)。而且，通过脉冲压缩引入到雷达信号222中的附加信息层还可以用于确定到对象的距离(除了对象的速度之外)。因此，虽然脉冲压缩雷达信号实现起来可能更加昂贵和/或更加复杂(例如，与单音调CW雷达信号相比)，但脉冲压缩雷达信号还可以用于检测更大范围的姿势和/或移动。
无线设备210可以使用UWB雷达信令技术在第二频带f2(例如，60GHz频带)上发送第二雷达信号集合232。如上所述，将UWB信号作为窄脉冲来发送。因此，按照惯例，UWB信号特别适用于基于雷达的探测应用。对于一些实施例，无线设备210可以广播UWB信号232，以及检测反射(例如，后向散射)的UWB信号234的功率简档。如上所述，干扰对象240的存在(例如，不管是静止的还是慢速移动的)可能导致反射信号234的功率简档的变化。无线设备210因此可以基于反射信号234的功率简档的变化来检测无线信道250中的干扰对象240的存在。
如上所述，跨多个频带分布雷达信号222和232可以规避任何特定频带上的无线干扰的风险。另外，对多种对象识别技术(例如，基于多普勒的对象检测和基于功率的对象检测)进行组合允许无线设备210更准确地检测无线信道250中对象的存在，以及区分已知对象和外来或未知对象。
如上文针对图2所描述的，通过实现基于雷达的探测技术(例如，后向散射)探测技术，即使在无线信道250中存在大量噪声时，无线设备210也可以检测更大范围的对象和/或更准确地检测无线信道250中的干扰对象240。然而，由于基于雷达的探测技术取决于雷达信号222和232的使用(例如，与无线通信信号122和132相反)，无线设备210在执行基于雷达的对象检测时可能需要暂时暂停与无线网络中的其他无线设备(未示出)的数据通信(例如，除非无线设备210包括用于发送和接收雷达信号222的单独的无线无线电单元)。
因此，在一些示例性实施例中，执行对象检测的无线设备可以根据无线信道中的噪声量在数据兼容(例如，前向散射)探测技术和基于雷达的探测技术(例如，后向散射)之间动态地切换。例如，当无线信道的SNR(或SINR)高于门限SNR水平(例如，无线信道中的噪声和/或干扰的量低于门限噪音水平)时，无线设备可以选择数据兼容的探测技术。当无线信道的SNR(或SINR)处于或低于门限SNR水平时(例如，无线信道中的噪声和/或干扰处于或高于门限噪声水平)，无线设备可以选择基于雷达的探测技术。
图3示出了根据示例性实施例的多频率对象检测器300的框图。多频率对象检测器300可以由图1的无线设备110和/或图2的无线设备210来实现，以检测无线信道中的物理对象(例如，诸如人和/或入侵者)的存在。对象检测器300包括多普勒模式检测器312、多普勒签名分类器314、功率简档检测器322、功率签名分类器324和对象检测逻辑单元330。对象检测器300可以基于所接收的无线信号301和302来执行对象检测，以及响应于此，基于无线信道中存在已知和/或外来对象来生成对象检测结果308。
多普勒模式检测器312经由无线信道接收第一无线信号集合301，以及对接收信号301中的多普勒频移(DP或多普勒模式)的模式303进行检测。例如，无线信号301可以包括由无线网络(例如，如上文针对图1所描述的无线网络)中的一个或多个无线设备在第一频带f1(例如，2.4GHz频带)上发送的数据信号。因此，多普勒模式检测器312可以基于在无线信号301中传送的数据(例如，前导码和/或有效载荷信息)来检测多普勒频移的模式303。替代地和/或另外地，无线信号301可以包括由对象检测器300在其上驻留的设备(例如，如上文针对图2所描述的)发送的后向散射雷达信号。因此，对于一些实施方式，多普勒模式检测器312可以基于每个无线信号集合301中的连续无线信号之间的往返时间和/或相位的变化来检测多普勒频移的模式303。
多普勒签名分类器314从多普勒模式检测器312接收多普勒模式303，以及将该模式与已知的多普勒签名311的集合进行比较。例如，多普勒签名分类器314可以将多普勒模式303与由对象检测器300已知或辨识(例如，通过训练过程)的预先确定的多普勒模式或签名的集合311进行比较。更具体地说，每个已知的多普勒签名311可以与用户家中的特定状态或状况相关联。例如，对象检测器300可以存储空房屋、存在用户(例如，房主)的房屋、存在一个或多个家庭成员(例如，包括宠物)的房屋、存在一个或多个客人的房屋、和/或用户可能已经指示为“安全”的任何其他状况的已知多普勒签名311。
因此，对象检测器300可能能够仅辨识多普勒签名的有限集合311。对于一些实施例，如果多普勒签名分类器314能够将多普勒模式303与已知多普勒签名311相匹配，则多普勒签名分类器314可以输出与已知的多普勒签名311相对应的多普勒签名(DS)305(例如，所接收的无线信号301的DS 305)。然而，如果多普勒签名分类器314无法将多普勒模式303与任何已知的多普勒签名311相匹配，则多普勒签名分类器314可以输出多普勒签名305的空值(例如，指示没有检测到匹配)。
功率简档检测器322经由无线信道接收第二无线信号集合302，以及对所接收的信号302的功率简档(PP)304进行检测。更具体地说，功率简档检测器322可以通过对接收信号302的功率和/或能量水平进行测量(例如，在时域中)来检测功率简档304。例如，无线信号302可以包括由无线网络中的一个或多个无线设备(例如，如上文针对图1所描述的)在第二频带f2(例如，60GHz频带)上发送的UWB符号。替代地和/或另外地，无线信号302可以包括由对象检测器300在其上驻留的设备(例如，如上文针对图2所描述的)发送的后向散射UWB信号。
功率签名分类器324从功率简档检测器322接收功率简档304，以及将该简档与已知功率签名321的集合进行比较。例如，功率签名分类器324可以将功率简档304与由对象检测器300已知或辨识(例如，通过训练过程)的预先确定的功率简档或签名321的集合进行比较。更具体地说，每个已知功率签名321可以与用户家中的特定状态或状况相关联。例如，对象检测器300可以存储空房屋、存在用户的房屋、存在一个或多个家庭成员的房屋、存在一个或多个客人的房屋、和/或用户可能已经指示为“安全”的任何其他状况的已知功率签名321。
因此，对象检测器可以仅辨识多普勒签名321的有限集合。对于一些实施例，如果功率签名分类器324能够将功率简档304与已知功率签名321相匹配，则功率签名分类器324可以输出与已知功率签名321相对应的功率签名(PS)306(例如，所接收的无线信号302的PS306)。然而，如果功率签名分类器324无法将功率简档304与任何已知功率签名321相匹配，则功率签名分类器324可输出功率签名306的空值(例如，指示没有检测到匹配)。
对象检测逻辑单元330接收来自多普勒签名分类器314的多普勒签名305和来自功率签名分类器324的功率签名306，以及对这两个签名进行比较以确定无线信道中是否存在对象。在示例性实施例中，对象检测逻辑单元330可以确定无线信道是处于已知状态(例如，指示用户的房屋是“安全的”)还是未知状态(例如，指示用户家中可能存在潜在的入侵者或未知的人)。例如，确定的结果可以由下面的表1总结。
表1
已知DS 空DS
已知PS 安全 外来对象(移动，远离)
空PS 外来对象(静止，附近) 外来对象(移动，附近)
参考表1，如果多普勒签名305和功率签名306二者均指示已知值，则无线信道可以处于已知或已辨识状态(例如，无线信道处于“安全”状况)。然而，如果这些签名中的任何签名(例如，多普勒签名305和/或功率签名306)返回空(或未知)值，则无线信道中可能潜在存在外来对象(例如，入侵者或未知的人或动物)。
例如，如果多普勒签名305指示已知值，但功率签名306是空值，则外来对象可能是静止的(例如，由于使用基于多普勒的对象识别技术未检测到对象)并且紧邻对象检测设备或在其门限距离内(例如，由于使用短距离UWB信号检测到了对象)。如果功率签名306指示已知值，但多普勒签名305是空值，则外来对象可能是移动的(例如，由于使用基于多普勒的对象识别技术检测到了对象)并且距离对象检测设备相对较远或者为门限距离(例如，由于使用短距离UWB信号未检测到对象)。如果多普勒签名305和功率签名306是空值，则外来对象可能是移动的(例如，由于使用基于多普勒的对象识别技术检测到了对象)并且紧邻对象检测设备或在其门限距离内(例如，由于使用短距离UWB信号也检测到了对象)。
对象检测结果308可以指示上文针对表1描述的无线信道的状态中的一者。对于一些实施例，对象检测器300可以用于防盗警报或入侵检测应用。例如，对象检测逻辑单元330可以在检测到紧邻对象检测设备的移动外来对象时(例如，多普勒签名305和功率签名306二者都返回空值)触发或激活警报。由于外来对象紧邻对象检测设备，因此其很可能在用户的家中。此外，由于外来对象正在移动，因此其有可能对家庭进行盗窃和/或对家中其他居民造成伤害。
对于一些实施例，如果对象检测逻辑单元330检测到紧邻对象检测设备的静止外来对象(例如，多普勒签名305返回已知值并且功率签名306返回空值)，则对象检测逻辑单元330可以不触发或激活警报。由于外来对象紧邻对象检测设备，因此其很可能在用户的家中。然而，由于外来对象是静止的，因此其不可能对家庭进行盗窃和/或对家中其他居民造成伤害。例如，外来对象可能是睡在用户家中的新的(例如，未被辨识的)客人或宠物。
对于一些实施例，如果对象检测逻辑单元330检测到远离对象检测设备的移动外来对象(例如，功率签名306返回已知值并且多普勒签名305返回空值)，则对象检测逻辑单元330可以不触发或激活警报。由于外来对象距离对象检测设备相对较远，因此其可能在用户的家之外。而且，由于外来对象在移动，因此其可能仅仅是经过用户房屋前面(或后面)的人或动物(例如，邮递员或松鼠)。
上述触发警报的示例仅用于说明的目的。在实际实施方式中，触发警报的条件可以是用户可编程的，并且因此可以取决于实施方式而变化。例如，如果用户离开家(并且家中没有宠物)，则用户可以将对象检测器300配置为在家庭内检测到任何移动的情况下激活警报(例如，不用首先确定移动来自已知对象还是外来对象)。
图4示出了根据示例性实施例的具有多频率对象检测功能的多节点对象检测系统400的框图。对象检测系统400被示为包括多个无线设备410-440和无线网络450。出于论述的目的，无线设备410可以是图1的无线设备110和/或图2的无线设备210的一个实施例。此外，其余无线设备420-440中的每一者可以是图1的无线设备120或无线设备130的实施例。无线网络450可以由可以根据IEEE 802.11标准族(或根据其他适当的无线协议)操作的多个Wi-Fi AP来形成。因此，在示例性实施例中，无线设备410可以充当AP(或者SoftAP)。此外，应当理解：无线网络450可以由任何数量的接入点(例如，无线设备410)形成。
在示例性实施例中，无线设备420-440中的每一者分别在不同的频带f1-f3上进行操作。然而，为了简单起见，无线设备420-440可以全部使用相同的通信或信令技术(例如，常规的Wi-Fi信令或UWB信令)。例如，无线设备420可以在2.4GHz频带(例如，f1)上发送Wi-Fi信号(例如，无线信号411)，无线设备430可以在5GHz频带(例如，f2)上发送Wi-Fi信号(例如，无线信号412)，并且无线设备440可以在60GHz频带(例如，f3)上发送Wi-Fi信号(例如，无线信号413)。不同频带f1-f3可能会遭遇不同程度的无线干扰。
例如，2.4GHz频带是无线通信中最常用的频带之一，因此往往是最拥挤的。更高的频带提供更大的带宽并且往往不太拥挤，但是通常距离更加有限。例如，5GHz频带可能比2.4GHz频带遭遇更少的无线干扰，但通信距离较短。此外，60GHz频带可能比5GHz频带遭遇更少的无线干扰，但可能具有更短的通信距离。
无线设备410可以基于分别从无线设备420-440中的每一者接收的无线信号411-413的干扰简档(例如，多普勒频移模式和/或功率简档)来检测无线网络450中的干扰对象401。如上所述，干扰对象401可以造成无线信号411-413中的每一者的相位、频率和/或功率的可检测变化。然而，取决于无线设备420-440相对于无线设备410的相对位置和/或信道状况(例如，噪声、干扰等)，无线信号411-413可能不会全部表现出相同的干扰简档(例如，即使在无线信号411-413中的每一者上使用相同的对象识别技术)。更具体地说，干扰对象401的移动和/或位置可能不同地影响各个无线信号411-413。
例如，无线设备410可以基于分别由无线设备420和440发送的无线信号411和413来生成针对无线网络450的第一干扰简档(IP_A)。此外，无线设备410可以基于由无线设备430发送的无线信号412来生成针对无线网络450的第二干扰简档(IP_B)。因此，存在针对无线网络450的两个“独特”干扰简档(例如，IP_A和IP_B)。第一干扰简档IP_A和第二干扰简档IP_B可以代表干扰对象401的不同多普勒签名或不同功率签名(以及因此不同的对象识别结果)。因此，在示例性实施例中，无线设备410可以选择干扰简档IP_A或IP_B中的一者来代表干扰对象401。
对于一些实施例，无线设备410可以至少部分基于“多数投票”来选择代表性的干扰简档。例如，无线设备410可以选择多个无线设备420-440当中最受欢迎或最常检测到的干扰简档作为代表性干扰简档。在图4所示的示例中，分别来自无线设备420和440的无线信号411和413二者都表现出第一干扰简档IP_A，而仅来自无线设备430的无线信号412表现出第二干扰简档IP_B。因此，仅基于多数投票，无线设备410可以选择第一干扰简档IP_A来代表干扰对象401。
对于其他实施例，无线设备410可以至少部分基于所接收的无线信号411-413中的每一者的相应信号质量来选择代表性干扰简档。例如，无线设备410可选择表现出最高SNR(或SINR)的与无线设备420、430或440相关联的干扰简档。在图4所示的示例中，无线设备410和无线设备420之间的无线信道可以由第一SNR(SNR1)来表征，无线设备410和无线设备430之间的无线信道可以由第二SNR(SNR2)来表征，并且无线设备410和无线设备440之间的无线信道可以由第三SNR(SNR3)来表征。
如上所述，SNR值SNR1-SNR3可以取决于无线设备420-440的相对位置(例如，相对于无线设备410)和它们分别在其中进行操作的频带f1-f3而变化。出于论述的目的，无线信号412可以具有比无线信号411和413更高的信号质量(例如，SNR2>SNR1并且SNR2>SNR3)。因此，仅基于信号质量，无线设备410可以选择(从无线信号412检测的)第二干扰简档IP_B来代表干扰对象401。
此外，对于一些实施例，无线设备410可以基于因素(例如但不限于多数投票和所接收的无线信号411-413中的每一者的相应信号质量)的组合来选择代表性干扰简档。例如，无线设备410可首先确定由无线设备420-440中的每一者“投票”的干扰简档。在图4的示例中，无线设备420和440为第一干扰简档IP_A投票，而无线设备430为第二干扰简档IP_B投票。无线设备410然后可以基于各个无线设备420-430中的每一者表现出的SNR来向每个投票指派加权度量。在该示例中，可以分别为由无线设备420和440投出的选票指派为2的权重(例如，SNR1＝SNR3)，而可以为由无线设备430投出的选票分配为3的权重(例如，SNR2>SNR1并且SNR2>SNR3)。在下面的表2中总结了这些示例性投票结果。
表2
无线设备 投票 权重
420 IP_A 2
430 IP_B 3
440 IP_A 2
结果，对于第一干扰简档IP_A有效投出了4票，而对于第二干扰简档IP_B只有效投出了3票。因此，在该示例中，无线设备410可以选择第一干扰简档IP_A来代表干扰对象401。在平局的情况下，无线设备410可以使用一个或多个投票准则来打破平局。例如，表3示出了其中第一干扰简档IP_A和第二干扰简档IP_B之间存在平局(例如，IP_A和IP_B二者都具有总共2个有效投票)的示例性场景。
表3
无线设备 投票 权重
420 IP_A 1
430 IP_B 2
440 IP_A 1
在一些实施例中，无线设备410可以从平局所涉及的那些干扰简档当中选择最常见的干扰简档来代表干扰对象401。例如，参考表3，第一干扰简档IP_A是从由两个不同的无线设备(例如，分别为无线设备420和440)发送的无线信号(例如无线信号411和413)中检测出的，而第二干扰简档IP_B是从仅由一个无线设备(例如，无线设备430)发送的无线信号(例如，无线信号412)中检测出的。因此，基于上述打破平局准则，无线设备410可以选择第一干扰简档IP_A来代表干扰对象401。
在其他实施例中，无线设备410可以从平局所涉及的那些干扰简档当中选择与单个最高加权度量相关联的干扰简档作为干扰对象401的代表性干扰简档。例如，参考表3，指派给第二干扰简档IP_B的单个最高权重是2(例如，基于无线设备430的投票)，而指派给第一干扰简档IP_A的单个最高权重是1(例如，基于无线设备420和440的投票)。因此，基于上述打破平局准则，无线设备410可以选择第二干扰简档IP_B来代表干扰对象401。
此外，无线设备410可以实现打破平局准则的各种组合，其可以包括但不限于上述任何准则。例如，在替代实施例中，由无线设备420、430和440中的预先确定的一者投出的投票可以总是用于确定在平局情况下的代表性干扰简档。
在确定代表性干扰简档(例如，其可以是代表性多普勒模式或代表性功率简档)时，无线设备410可以将多普勒频移的相应模式或功率简档分类为相应的多普勒签名或功率签名(例如，如上文针对图3所描述的)。在示例性实施例中，无线设备410可以基于多普勒签名或功率签名分类对于无线设备410来说是已知的还是未知的来确定检测到的对象401是已知对象还是外来对象。
对于一些实施例，无线设备410可以基于从无线设备420-440和/或无线网络450中的附加无线设备(为了简单起见未示出)接收的多个无线信号来确定代表性多普勒模式和代表性功率简档二者。将多普勒签名与功率签名进行组合可以允许无线设备410确定关于干扰对象401的多个附加特征，诸如，例如，干扰对象401是已知对象还是外来对象，干扰对象401是移动的还是静止的，和/或干扰对象与无线设备410的相对接近度(例如，如上文针对图3所描述的)。
图5示出了根据示例性实施例的无线通信设备500的框图。设备500可以是图1的无线设备110、图2的无线设备210和/或图4的无线设备410的一个实施例。设备500至少包括PHY设备510、数据探测电路520、雷达探测电路530、处理器540、网络接口550和存储器560。在一些示例中，数据探测电路520和雷达探测电路530可以驻留在PHY设备510内。在示例性实施例中，设备500可以属于至少部分由无线设备的网络形成的无线对象检测系统(为了简单起见未示出)。例如，网络接口550可以用于直接地或者经由一个或多个中间网络与WLAN服务器进行通信，以及用于发送信号。
PHY设备510至少包括一组收发机511和基带处理器512。收发机511可以直接或通过天线选择电路(为了简单起见未示出)耦合到多个天线(也未示出)。收发机511可以用于向其他无线设备(例如，AP和/或STA)发送信号并从其接收信号，以及可以用于扫描周围环境以检测和识别附近的无线设备(例如，在无线通信设备500的无线范围内)。基带处理器512可以用于对从处理器540和/或存储器560接收的信号进行处理，以及将经处理的信号转发给收发机511以便经由一个或多个天线进行发送。基带处理器512还可以用于对经由收发机511从一个或多个天线接收的信号进行处理，以及将经处理的信号转发给处理器540和/或存储器560。
出于本文中论述的目的，数据探测电路520和雷达探测电路530在图5中示为耦合在PHY设备510和处理器540之间。然而，对于实际的实施例，PHY设备510、数据探测电路520、雷达探测电路530、处理器540、网络接口550和/或存储器560可以使用一条或多条总线(为了简单起见未示出)连接在一起。
数据探测电路520至少包括一组竞争引擎521、帧格式化电路522和UWB编码电路524。竞争引擎521可以为访问共享无线介质进行竞争，以及还可以对要在共享无线介质上传输的分组进行存储。对于一些实施例，竞争引擎521可以被实现为一个或多个软件模块(例如，存储在存储器560中或存储在数据探测电路520内提供的存储器中)，其包含当由处理器540执行时执行竞争引擎521的功能的指令。帧格式化电路522可以用于创建和/或格式化从处理器540和/或存储器560接收的帧(例如，通过将MAC报头添加到由处理器540提供的数据分组)，以及可以用于对从PHY设备510接收的帧进行重新格式化(例如，通过从接收自PHY设备510的帧中剥离MAC报头)。UWB编码电路524可以用于将从处理器540和/或存储器560接收的输出数据编码为一系列UWB脉冲(例如，增量函数)，以及可以用于对从PHY设备510接收的UWB脉冲进行解码。
雷达探测电路530至少包括连续波(CW)音调生成器531、脉冲压缩电路532和UWB脉冲生成器534。CW音调生成器531可以生成特定雷达频率的单音调雷达信号。脉冲压缩电路532可以例如使用脉冲压缩技术来对由CW音调生成器531生成的雷达信号进行调制。对于一些实施例，脉冲压缩电路532可以使用频率啁啾调制方案来对雷达信号进行调制。对于其他实施例，脉冲压缩电路532可以使用PN编码来对雷达信号进行调制。对于另外的实施例，脉冲压缩电路532可以被实现为一个或多个软件模块(例如，存储在存储器560中或存储在雷达探测电路530内提供的存储器中)，其包含当由处理器540执行时执行脉冲压缩电路532的功能的指令。UWB脉冲生成器534可以生成UWB频率的UWB雷达信号。
存储器560可以包括多普勒签名(DS)存储装置561和功率签名(PS)存储装置562。DS存储装置561可以对与设备500已知和/或辨识出的多普勒签名相对应的数据进行存储。例如，所存储的多普勒签名可以用于对在经由PHY设备510接收的无线信号的集合中检测到的多普勒频移的模式进行分类(例如，如上文针对图3所描述的)。PS存储装置562可以对与设备500已知和/或辨识出的功率简档相对应的数据进行存储。例如，所存储的功率签名可以用于对经由PHY设备510接收的无线信号的集合的功率简档进行分类(例如，如上文针对图3所描述的)。
存储器560还可以包括可以至少存储以下软件(SW)模块的非暂时性计算机可读介质(例如，诸如EPROM、EEPROM、闪速存储器、硬盘驱动器等的一个或多个非易失性存储器元件)：
●多普勒模式SW模块563，其用于检测由设备500(例如，经由PHY设备510)接收的第一无线信号集合中的多普勒频移的模式；
●多普勒签名SW模块564，其用于基于已知的多普勒签名的集合(例如，由DS存储装置561存储的)来对多普勒频移的检测到的模式进行分类；
●功率简档SW模块565，其用于检测由设备500(例如，经由PHY设备510)接收的第二无线信号集合的功率简档；
●功率签名SW模块566，其用于基于已知功率签名的集合(例如，由PS存储装置562存储的)来对检测到的功率简档进行分类；以及
●对象检测SW模块567，其用于基于多普勒签名分类和功率签名分类的结果来检测无线信道中的干扰对象(例如，已知的或外来的)的存在。
每个软件模块包括：当由处理器540执行时使设备500执行相应功能的指令。因此，存储器560的非暂时性计算机可读介质包括用于执行图6-图8中描绘的操作的全部或一部分的指令。
处理器540可以是能够执行由无线通信设备500存储的一个或多个软件程序(例如，在存储器560内)的脚本或指令的任何合适的一个或多个处理器。例如，处理器540可以执行多普勒模式SW模块563，以便检测由设备500(例如，经由PHY设备510)接收的第一无线信号集合中的多普勒频移的模式。处理器540还可以执行多普勒签名SW模块564，以便基于已知多普勒签名的集合(例如，由DS存储装置561存储的)来对多普勒频移的检测到的模式进行分类。
处理器540可以执行功率简档SW模块565，以便检测由设备500(例如，经由PHY设备510)接收的第二无线信号集合的功率简档。处理器540还可以执行功率签名SW模块566，以便基于已知功率签名的集合(例如，由PS存储装置562存储的)来对检测到的功率简档进行分类。另外，处理器540可以执行对象检测SW模块567，以便基于多普勒签名分类和功率签名分类的结果来检测无线信道中的干扰对象(例如，已知的或外来的)的存在。
图6示出了描绘了用于无线通信设备的示例性多频率对象检测操作600的说明性流程图。例如，参考图5，操作600可以由无线通信设备500执行以检测无线信道中的干扰(例如，物理对象)的存在。
设备500在第一频带上接收第一无线信号集合(610)以及在第二频带上接收第二无线信号集合(620)。如上所述，不同的频带可以表现不同的信道特性，这可以不同地影响第一无线信号和第二无线信号(例如，基于噪声、无线干扰和/或其他信道属性)。因此，基于在不同频带上所接收的无线信号来执行对象检测可以例如通过规避任何特定频带上的无线干扰的风险来提高对象检测的准确度。
对于一些实施例，第一无线信号集合可以与由第一发送设备发送的常规Wi-Fi通信信号相对应，并且第二无线信号集合可以与由第二发送设备发送的UWB通信信号相对应(例如，如上文针对图1所描述的)。对于其他实施例，第一无线信号集合可以与由设备500发送的反射多普勒雷达信号相对应，并且第二无线信号集合可以与也由设备500发送的反射UWB雷达信号相对应(例如，如上文针对图2所描述的)。另外，对于一些实施例，可以使用相同的信令技术但在不同的频率上发送第一无线信号集合和第二无线信号集合二者(例如，如上文针对图4所描述的)。
设备500基于第一无线信号集合中的信号干扰来生成第一干扰简档(630)，以及基于第二无线信号集合中的信号干扰来生成第二干扰简档(640)。第一干扰简档和第二干扰简档可以分别取决于所接收的第一无线信号集合和第二无线信号集合的类型和/或频率。例如，如果所接收的无线信号集合与常规Wi-Fi通信信号或多普勒雷达信号的集合相对应，则处理器540可以执行多普勒模式SW模块563以检测第一无线信号集合中的多普勒频移的模式。如果所接收的无线信号集合与UWB通信信号或UWB雷达信号的集合相对应，则处理器540可以执行功率简档SW模块565以检测第一无线信号集合的功率简档。
设备500然后可以至少部分基于第一干扰简档和第二干扰简档来检测无线网络中的对象的存在(650)。在示例性实施例中，设备500可以将第一干扰简档和第二干扰简档与设备500已知或辨识出的多普勒签名和/或功率签名进行比较。例如，如果第一干扰简档和/或第二干扰简档中的任意一者代表多普勒频移的模式，则处理器540可以执行多普勒签名SW模块564，以便将多普勒频移的每个检测到的模式分类为已知或未知(例如，空)的多普勒签名(例如，通过将多普勒频移的检测到的模式与存储在DS存储装置561中的已知多普勒签名的集合进行比较)。如果第一干扰简档和/或第二干扰简档中的任意一者代表功率简档，则处理器540可以执行功率签名SW模块566以便将每个检测到的功率简档分类为已知或未知(例如，空)的功率签名(例如，通过将检测到的功率简档与存储在PS存储装置562中的已知功率签名的集合进行比较)。
处理器540然后可以执行对象检测SW模块567，以便将第一干扰模式的多普勒签名或功率签名与第二干扰模式的多普勒签名或功率签名进行比较以确定无线信道中是否存在对象(已知的或者外来的)。如果第一干扰模式和第二干扰模式二者都被分类为多普勒签名，则处理器540在执行对象检测SW模块567时可以针对第一干扰简档和第二干扰简档确定各个多普勒签名当中的代表性多普勒签名(例如，如针对图4所描述的)。代表性多普勒签名可以指示无线信道中是否存在已知或外来对象(例如，取决于代表性多普勒签名是已知值还是空值)。
类似地，如果第一干扰模式和第二干扰模式二者都被分类为功率签名，则处理器540在执行对象检测SW模块567时可以针对第一干扰简档和第二干扰简档确定各个功率签名当中的代表性功率签名(例如，如针对图4所描述的)。代表性功率签名因此可以指示无线信道中是否存在已知或外来对象(例如，取决于代表性功率签名是已知值还是空值)。
如果第一干扰模式被分类为多普勒签名并且第二干扰模式被分类为功率签名(反之亦然)，则处理器540在执行对象检测SW模块567时可以确定所检测到的对象的多个附加参数(例如，如上文针对图3所描述的)。例如，参考表1，多普勒签名和功率签名的组合可以指示：对象是已知的还是外来的，对象是移动的还是静止的，和/或对象的相对距离或位置。
图7示出了描绘用于通过对所接收的无线信号的不同干扰简档进行组合来检测外来对象的示例性操作700的流程图。例如，参考图3，操作700可以由多频率对象检测器300执行以检测无线信道中的外来对象的存在。在一些方面中，操作700可以包括与第一频带f1相对应的第一子操作710，以及可以包括与第二频带f2相对应的第二子操作720。
对象检测器300在第一频带f1上接收第一无线信号集合(712)。对于一些实施例，第一无线信号集合可以与由一个或多个设备在第一频带f1(例如，2.4GHz频带)上发送的常规Wi-Fi通信信号相对应。对于其他实施例，第一无线信号集合可以与由对象检测器300在其上驻留的无线设备在第一频带f1(例如，2.4GHz频带)上发送的反射多普勒雷达信号相对应。
对象检测器300检测所接收的第一无线信号集合中的多普勒频移的模式(714)。例如，如果第一无线信号集合与常规Wi-Fi通信信号相对应，则多普勒模式检测器312可以基于在所接收的无线信号301中传送的数据(例如，前导码和/或有效载荷信息)来检测多普勒频移的模式303。替代地，如果第一无线信号集合与多普勒雷达信号相对应，则多普勒模式检测器312可以基于所接收的无线信号301的每个集合中的连续无线信号之间的往返时间和/或相位的变化来检测多普勒频移的模式303。
对象检测器300然后基于已知多普勒签名来对检测到的多普勒模式进行分类(716)。例如，多普勒签名分类器314可以将多普勒模式303与由对象检测器300已知或辨识出的预先确定的多普勒签名311的集合进行比较。如上所述，针对图3，每个已知的多普勒签名311可以与用户家中的特定状态或状况(例如，空房屋、有用户存在的房屋、有家庭成员存在的房屋、有客人存在的房屋等)相关联。在示例性实施例中，多普勒签名分类器314可以输出和与检测到的多普勒模式303相匹配的已知多普勒签名311相对应的多普勒签名305。如果没有与检测到的多普勒模式303相匹配的已知多普勒签名311，则多普勒签名分类器314可以输出多普勒签名305的空值。
此外，对象检测器300在第二频带f2上接收第二无线信号集合(722)。对于一些实施例，第二无线信号集合可以与由一个或多个设备在第二频带f2(例如，60GHz频带)上发送的UWB通信信号相对应。对于其他实施例，第二无线信号集合可以与由对象检测器300在其上驻留的无线设备在第二频带f2(例如，60GHz频带)上发送的反射UWB雷达信号相对应。
对象检测器300检测所接收的第二无线信号集合的功率简档(724)。如上所述，UWB信号(例如，UWB通信信号和UWB雷达信号)作为一系列窄脉冲(例如，增量函数)来发送。因此，功率简档检测器322可以通过对该系列脉冲的功率和/或能量水平进行测量(例如，在时域中)来检测所接收的无线信号的功率简档304。
对象检测器300然后基于已知功率签名来对检测到的功率简档进行分类(726)。例如，功率签名分类器324可以将功率简档304与由对象检测器300已知或辨识出的预先确定的功率签名321的集合进行比较。如上所述，针对图3，每个已知功率签名321可以与用户家中的特定状态或状况(例如，空房屋、有用户存在的房屋、有家庭成员存在的房屋、有客人存在的房屋等)相关联。在示例性实施例中，功率签名分类器324可以输出和与检测到的功率简档304相匹配的已知功率签名321相对应的功率签名306。如果没有与检测到的功率简档304相匹配的已知功率签名321，则功率签名分类器324可以输出功率签名306的空值。
在已经确定了多普勒签名和功率签名之后，对象检测器可以对多普勒签名和功率签名进行比较(730)，以及基于比较的结果来检测无线信道中外来对象的存在(740)。在示例性实施例中，对象检测逻辑单元330可以确定无线信道是处于已知状态(例如，指示用户的房屋是“安全的”)还是未知状态(例如，指示用户家中可能存在潜在的入侵者或未知的人)。例如，确定的结果可以由上面的表1总结。
图8示出了描绘用于基于在多个频率上接收的无线信号当中的加权投票来检测外来对象的示例性操作800的流程图。例如，参考图4，操作800可以由无线设备410执行，以便基于从在不同频带f1-f3上操作的各个无线设备420-440接收的无线信号411-413来检测无线网络450中的干扰对象401的存在。
无线设备410首先基于在多个频带上所接收的无线信号来生成多个干扰简档(810)。例如，取决于无线设备420-440的相对位置、它们各自的操作频率f1-f3和/或信道状况(例如，噪声、干扰等)，由无线设备410接收的无线信号411-413可能并不全都表现出相同的干扰简档。在图4的示例中，分别由无线设备420和440发送的无线信号411和413表现出第一独特的干扰简档(IP_A)，而由无线设备430发送的无线信号412表现出第二独特的干扰简档(IP_B)。在示例性实施例中，干扰简档IP_A和IP_B可以代表干扰对象401的不同多普勒签名或不同功率签名(以及因此不同的对象识别结果)。
无线设备410基于多个并发结果向每个独特干扰简档指派投票(820)。例如，每个投票可以由发送了表现出干扰简档的无线信号集合(例如，分别为无线信号411、412或413)的特定无线设备420、430或440“投出”或以其他方式与这些无线设备相关联。在图4的示例中，第一干扰简档IP_A接收到两票(例如，通过无线设备420和440)，而第二干扰简档IP_B仅接收到一票(例如，通过无线设备430)。
无线设备410还可以基于相应无线信号的SNR来为每个投票指派权重(830)。例如，可以在具有较高SNR值的无线信号中更准确和/或可靠地检测到信号干扰(例如，由多普勒频移或测量的功率表示的)。因此，和与较低SNR无线信号相关联的投票相比，可以对与较高SNR无线信号相关联的投票更重地进行加权。在图4的示例中，无线信号411和413具有基本上相同的SNR(例如，SNR1＝SNR3)，而无线信号412具有比无线信号411和413二者更高的SNR(例如，SNR2>SNR1并且SNR2>SNR3)。因此，可以对由无线设备420和440投出的选票相等地进行加权，而可以对由无线设备430投出的选票更重地进行加权。
最后，无线设备410可以基于指派给每个独特干扰简档的有效投票的总数来检测外来对象的存在(840)。在示例性实施例中，无线设备410可以选择接收最高有效投票数量的干扰简档IP_A或IP_B作为干扰对象401的代表性干扰简档。加权度量可以直接影响特定干扰简档的“有效”投票数量，例如，使得与较轻加权的投票相比，较重加权的投票计数为更多数量的有效投票。在图4的示例中，并且参考表2和表4，对于第一干扰简档IP_A有效投出了4票，而对于第二干扰简档IP_B只有效投出了3票。因此，无线设备410可以选择第一干扰简档IP_A作为干扰对象401的代表性干扰简档。
在确定了代表性干扰简档(例如，其可以是代表性多普勒模式或代表性功率简档)时，无线设备410可以将多普勒频移的相应模式或功率简档分类为相应的多普勒签名或功率签名(例如，如上文针对图3和图7所描述的)。在示例性实施例中，无线设备410可以基于多普勒签名或功率签名分类对于无线设备410来说是已知的还是未知的来确定检测到的对象401是已知对象还是外来对象。
本领域技术人员将领会：信息和信号可以使用任意多种不同的技术和方法来表示。例如，在贯穿上面的描述中可能提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任意组合来表示。
此外，本领域的技术人员将领会：结合本文中公开的方面所描述的各个说明性逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以被实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的该可交换性，上文对各个说明性组件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了概括性描述。至于这样的功能是实现为硬件还是软件，取决于具体应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以针对每个具体应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是这样的实现决策不应被解释为使得脱离本公开内容的范围。
结合本文中公开的方面所描述的方法、序列或算法可以直接用硬件、由处理器执行的软件模块或者这二者的组合来体现。软件模块可以位于RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM、或者本领已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质读取信息以及向该存储介质写入信息。在替代方案中，存储介质可以是处理器的组成部分。
在前述说明书中，已经参考具体的示例性实施例对示例性实施例进行了描述。然而，将显而易见的是，可以对其进行各种修改和改变而不脱离如所附权利要求书中阐述的本公开内容的更广泛的范围。因此，说明书和附图应当被视为具有说明性意义而不是限制性意义。

Claims (30)

1.一种无线网络中的对象检测的方法，所述方法由所述无线网络中的无线通信设备执行，并且包括：
在第一频带上接收第一无线信号集合；
在第二频带上接收第二无线信号集合；
基于所述第一无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第一干扰简档；
基于所述第二无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第二干扰简档；以及
至少部分基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来检测所述无线网络中的对象的存在。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线信号集合与无线局域网(WLAN)信号相对应，并且其中，所述第二无线信号集合与超宽带(UWB)信号相对应。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一干扰简档基于所述第一无线信号集合中的多普勒频移的模式。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二干扰简档基于所述第二无线信号集合的功率简档。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括：
基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来确定所述对象是移动的还是静止的。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在第三频带上接收第三无线信号集合；以及
基于所述第三无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第三干扰简档。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述无线网络中的所述对象的检测基于所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
向所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档中的每一者应用加权度量，其中，所述加权度量至少部分基于所述第一无线信号集合、所述第二无线信号集合和所述第三无线信号集合的信号质量。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一频带是2.4GHz频带，所述第二频带是60GHz频带，并且所述第三频带是5GHz频带。
10.一种无线通信设备，包括：
收发机，其用于与无线网络中的其他无线设备交换无线信号；
一个或多个处理器；以及
存储器，其存储当由所述一个或多个处理器执行时使所述无线通信设备执行以下操作的指令：
在第一频带上接收第一无线信号集合；
在第二频带上接收第二无线信号集合；
基于所述第一无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第一干扰简档；
基于所述第二无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第二干扰简档；以及
至少部分基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来检测所述无线网络中的对象的存在。
11.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，所述第一无线信号集合与无线局域网(WLAN)信号相对应，并且其中，所述第二无线信号集合与超宽带(UWB)信号相对应。
12.根据权利要求11所述的无线通信设备，其中，所述第一干扰简档基于所述第一无线信号集合中的多普勒频移的模式。
13.根据权利要求11所述的无线通信设备，其中，所述第二干扰简档基于所述第二无线信号集合的功率简档。
14.根据权利要求11所述的无线通信设备，其中，所述指令的执行还使所述无线通信设备：
基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来确定所述对象是移动的还是静止的。
15.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，所述指令的执行还使所述无线通信设备：
在第三频带上接收第三无线信号集合；以及
基于所述第三无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第三干扰简档。
16.根据权利要求15所述的无线通信设备，其中，对所述无线网络中的所述对象的检测基于所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档。
17.根据权利要求16所述的无线通信设备，其中，所述指令的执行还使所述无线通信设备：
向所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档中的每一者应用加权度量，其中，所述加权度量至少部分基于所述第一无线信号集合、所述第二无线信号集合和所述第三无线信号集合的信号质量。
18.一种无线通信设备，包括：
用于在第一频带上接收第一无线信号集合的单元；
用于在第二频带上接收第二无线信号集合的单元；
用于基于所述第一无线信号集合中的信号干扰来生成无线网络的第一干扰简档的单元；
用于基于所述第二无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第二干扰简档的单元；以及
用于至少部分基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来检测所述无线网络中的对象的存在的单元。
19.根据权利要求18所述的无线通信设备，其中，所述第一无线信号集合与无线局域网(WLAN)信号相对应，并且其中，所述第二无线信号集合与超宽带(UWB)信号相对应。
20.根据权利要求19所述的无线通信设备，其中，所述第一干扰简档基于所述第一无线信号集合中的多普勒频移的模式。
21.根据权利要求19所述的无线通信设备，其中，所述第二干扰简档基于所述第二无线信号集合的功率简档。
22.根据权利要求19所述的无线通信设备，还包括：
用于基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来确定所述对象是移动的还是静止的的单元。
23.根据权利要求18所述的无线通信设备，还包括：
用于在第三频带上接收第三无线信号集合的单元；以及
用于基于所述第三无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第三干扰简档的单元，其中，对所述无线网络中的所述对象的检测基于所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档。
24.根据权利要求23所述的无线通信设备，还包括：
用于向所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档中的每一者应用加权度量的单元，其中，所述加权度量至少部分基于所述第一无线信号集合、所述第二无线信号集合和所述第三无线信号集合的信号质量。
25.一种非暂时性计算机可读介质，其存储有当由无线网络中的无线通信设备的一个或多个处理器执行时使所述无线通信设备执行以下操作的指令：
在第一频带上接收第一无线信号集合；
在第二频带上接收第二无线信号集合；
基于所述第一无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第一干扰简档；
基于所述第二无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第二干扰简档；以及
至少部分基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来检测所述无线网络中的对象的存在。
26.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述第一无线信号集合与无线局域网(WLAN)信号相对应，并且其中，所述第二无线信号集合包括超宽带(UWB)信号。
27.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述第一干扰简档基于所述第一无线信号集合中的多普勒频移的模式。
28.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述第二干扰简档基于所述第二无线信号集合的功率简档。
29.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令的执行还使所述无线通信设备：
基于所述第一干扰简档和所述第二干扰简档来确定所述对象是移动的还是静止的。
30.根据权利要求29所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令的执行还使所述无线通信设备：
在第三频带上接收第三无线信号集合；以及
基于所述第三无线信号集合中的信号干扰来生成所述无线网络的第三干扰简档，其中，对所述无线网络中的所述对象的检测基于所述第一干扰简档、所述第二干扰简档和所述第三干扰简档。
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