CN116879875A - 用于在无线电范围中检测对象和/或生物的移动的方法 - Google Patents

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Abstract

用于在无线电范围、尤其是室内区域的无线电范围中检测对象和/或生物的移动的方法、数字工具、设备和系统。为了在无线电范围(RR)中检测对象和/或生物的移动，其使得能够以最小的硬件复杂度容易地实现基于单传感器的自动化移动检测，其另外满足了来自现有技术讨论之中的一些要求，其被提出为：‑基于无线电范围(RR)中移动或固定的发射无线电终端(RT)与接收本地固定无线电设备(DEV)之间的有意或无意的通信的接收到的无线电信号来收集“接收信号强度[RSS]”值相关量(RSS‑VRQ)作为用于移动检测(MD)的输入数据，‑基于RSS值相关量(RSS‑VRQ)，通过统计参数值(SPV)的指示来确定所接收到的无线电信号中的改变，所接收到的无线电信号得自于以下事实，即所述移动影响了无线电范围(RR)中发射的无线电信号，以及‑评估统计参数值(SPV)，直到根据阈值检查(THV)的统计参数值(SPV)提供了特别地用于控制目的的可靠的陈述。

Description

用于在无线电范围中检测对象和/或生物的移动的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于在无线电范围、尤其是室内区域的无线电范围中检测对象和/或生物的移动的方法，根据权利要求7的前序部分的用于在无线电范围、尤其是室内区域的无线电范围中检测对象和/或生物的移动的数字工具，根据权利要求15的前序部分的用于在无线电范围、尤其是室内区域的无线电范围中检测对象和/或生物的移动的设备，以及根据权利要求18的前序部分的用于在无线电范围、尤其是室内区域的无线电范围中检测对象和/或生物的移动的系统。
本发明还涉及用于在无线电范围中检测对象和/或生物的移动或没有移动的方法，所述移动影响至少一个无线电终端的无线电信号，所述无线电信号在多个无线电信道上发射、由所述无线电范围中的本地固定无线电设备接收。所述方法涉及在下述的时候开始通知过程：针对预定多个时间间隔中的每个时间间隔收集描述至少一个无线电信道的至少一个属性的至少一个参数的值、从参数的集合导出统计参数的值、比较统计参数的值与阈值以及如果该比较产生预定义的结果则开始通知过程。
背景技术
为了检测有限区域、尤其是室内区域的有限区域中的对象和/或生物的移动，已经尝试了许多不同方案(例如，方法、系统等)，但是它们全部都有局限性。
在下文中关于“移动检测”的讨论在应用的情境中意味着“移动和因此的存在检测”。对于这点的原因是：当例如仅检测到房间内的人或动物的移动(移动检测；“仅”的意思是没有例如示出所述移动是否源自于人或动物的相机)时，那么可以仅肯定的陈述是有什么人或有什么东西在房间中(存在检测；但是针对所检测到的移动是否返回至人或动物的决定，更特别地，传感器相关的信息，是必要的)。
除所提及的室内区域之外但在建筑物外部的有限区域例如是无线电范围，其中通过无线电覆盖给出限制。
用于移动检测的第一个明显已知的方案是基于简单运动检测器(即，被动红外传感器——PIR传感器)。这样的简单运动检测器将是便宜的并且是用以检测人是否在作为典型的室内区域的房间中的简单方式。然而，为了覆盖作为另一较大室内区域的整个公寓，必须每一个房间设置一个传感器，因为PIR传感器不能够透视墙壁。这将需要设置数据通信并对传感器中的每一个供电，以及为所述传感器寻找适当的位置。
对于基于“简单运动检测器”的场景的非常新颖的替换方案是使用构建到装置中的气体传感器来检测人的存在。这样的方案的主要缺点在于，其将花费几分钟来检测这样的存在，这在控制公寓照明时是不期望的。应提及的是，目前不能够在任何商业设备中找到该方案。
对于基于“简单运动检测器”的场景的又一方案是检测公寓内的设备的使用，例如，开启和关闭电视、平板设备或烹饪器械。虽然这当然将会是对在公寓中存在某人的正面指示，但是该方案也具有不期望的延迟，尤其是如果没有使用设备的话，这将会不允许该方案用于诸如开启照明之类的应用。
将会以与基于“简单运动检测器”的场景类似的方式触发家庭自动化设备、且已经能够在市场中找到的又一方案是事先对公寓将被占用的时间进行规划，使得可以预先开启恒温器和照明。不幸的是，人们不会总是在精确的同一分钟进入或离开公寓，导致了当已经达到所规划的时间但是人尚未到达时的能量浪费。
最后，如果人们被迫总是随身携带设备(例如，智能电话)，那么可以将设备的传感器和无线通信用于存在检测。然而，这将迫使人们总是随身携带这样的设备、使它们一直开启并计费。这在检测公寓内部的儿童和宠物时呈现了严重的局限性。
可能存在其它方案。但是这些都不满足由于不同方案的上述反映所产生的以下要求：
-快速行动，
-覆盖有限区域(例如，无线电范围)，尤其是整个公寓，
-人们不携带设备，
-现成硬件，以及
-单传感器。
发明内容
本发明的目的是提出用于在无线电范围、尤其是在室内区域的无线电范围中检测对象和/或生物的移动的方法、数字工具、设备和系统，其使得能够以最小的硬件复杂度容易地实现基于单传感器的自动化移动检测，另外其满足了以上引用的其它要求。
基于在权利要求1的前序部分中限定的用于检测移动的方法通过在权利要求1的特征部分中的特征来解决该目的。
还基于在权利要求7的前序部分中限定的用于检测移动的数字工具通过在权利要求7的特征部分中的特征来解决该目的。
此外，基于在权利要求15的前序部分中限定的用于检测移动的设备通过在权利要求15的特征部分中的特征来解决该目的。
另外，基于在权利要求18的前序部分中限定的用于检测移动的系统通过在权利要求18的特征部分中的特征来解决该目的。
本发明的另外的目的是提出一种用于在无线电范围、尤其是室内区域的无线电范围中检测对象和/或生物的移动的方法，其比较各种参数的值并且尤其是比较RSS-VRQ、SPV和THV，并且如果该比较产生预定义结果，则开始通知过程。基于在权利要求19的前序部分中限定的方法通过在权利要求19的特征部分中的特征来解决该目的。
本发明的另外的目的是提出一种包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码用于当在至少一个无线使能的设备或处理器上运行时执行用于在无线电范围中检测对象和/或生物的移动(或没有移动)的方法。基于在权利要求22的前序部分中限定的计算机程序产品通过在权利要求22的特征部分中的特征来解决该目的。
本发明的优选实施例提出了根据权利要求1、7、15和18的方法或数字工具或设备或系统，其每一个都通过以下内容使得能够实现对在无线电范围(例如，室内区域——尤其是公寓内的不同房间)中影响至少一个无线电终端的所发射的无线电信号的对象和/或生物(例如，人)的自动化的、优选地硬件和软件相关的、基于无线的移动检测：
(i)基于无线电范围中的移动或固定的发射无线电终端与接收本地固定无线电设备之间的有意或无意的通信的接收到的无线电信号、尤其是根据IEEE 802.11的“无线局域网[WLAN]”/“无线保真[WiFi]”信号来收集以下内容作为用于移动检测的输入数据，“接收信号强度[RSS]”值相关的量，例如，“接收信号强度指示[RSSI]”量、“信号噪声比[SNR]”量、“信道质量指示[CQI]”量、“分组接收率[PRR]”量、“分组丢失率[PLR]”量、“信号干扰比[SIR]”量和/或“信号干扰加噪声比[SINR]”量，
{附注：对于遵循采用其度量的无线链路估计的基于无线的移动检测而言，对适当特性的选择是基本的。非常基础的指标——除了例如“接收信号强度指示[RSSI]”、“信号噪声比[SNR]”、“信道质量指示[CQI]”、“信号干扰比[SIR]”和“信号干扰加噪声比[SINR]”之外——但同样重要且有用的指标是“分组接收率[PRR]”和其补集(complement)，即“分组丢失率[PLR]”。“分组接收率[PRR]”基本上是在接收器处接收到的分组相对于由发射器发送的所有分组的数目(参阅(i)T.Rein在苏黎世联邦理工学院的题为“Energy and TimeEfficientLink-QualityEstimationfor Wireless SensorNetworks”的硕士论文；2007年4月；(ii)D.N.Cottingham：“Vehicular wireless communication”；剑桥大学计算机实验室的第741号技术报告；2009年1月)}。
(ii)基于所收集的“接收信号强度[RSS]”值相关的量通过指示统计参数值(例如通过与均值的平方差或绝对差的平均数或者与均值的平方差的平均数的平方根而参数化的值)来确定接收到的无线电信号中的改变，所述接收到的无线电信号得自于以下事实，即所述移动例如通过反射、折射、衍射和吸收中的至少一个而影响了无线电范围中发射的无线电信号，以及
(iii)评估所确定的统计参数值，直到根据阈值检查的所确定的统计参数值提供了特别地用于控制目的的可靠的陈述，所述陈述优选地是至少一个检测数据(陈述的数字形式)或至少一个检测信号(陈述的模拟形式)，例如，表示例如电器的切换的ON/OFF(或者说切换的OFF/ON)状态的YES/NO陈述(参阅权利要求18)。
这样的发明实施例使用在监听模式中的简单的现有“WLAN/WiFi”设备，并且仅在该设备上运行软件。除了在要发射任何事物的环境中的任何标准现成“WLAN/WiFi”设备之外不需要附加的硬件或软件组件。因此，维持了作为重要因素的低成本和简易性。
作为基于根据IEEE 802.11的“无线局域网[WLAN]”/“无线保真[WiFi]”通信的优选实施例的替代，基于根据例如“蓝牙”、“DECT”和“ZigBee”的任何无线通信的其它实施例是可能的。
而且，假设将存在来自物理地位于如期望的检测区的无线电范围内或无线电范围附近的设备的无线通信量。如果不存在通信量，则本地固定无线电设备可以自己产生通信量。作为示例实现方式，期望的检测区可能是家(房子、公寓等)，并且在其上实现本发明的主题的本地固定无线电设备例如是智能电视。可以产生无线通信量的家中的其它无线设备可以包括接入点、一个或多个膝上型计算机、移动电话、平板设备以及其它智能设备。
控制目的可以是自动控制家用电器或设施，尤其是供暖、气候控制、照明或安全设施、或者一般而言涉及到家庭自动化和家庭娱乐的所有方面(参阅权利要求6、14和18)。
本发明的高度有利的特征在于将不会需要硬件改变。可以使用例如标准WLAN使能的设备来构建运动传感器。仅通过软件获得这样的特征将为产品提供极大的策略优势。其可以用于监控WLAN基础设施可用于其中的被安保的区域。其可以用于家庭自动化，例如用来开启或关闭许多家用电器或设施，尤其是公寓的供暖、气候、安全或照明。
本发明的另一有利特征在于，通过RSS相关数据的远程访问，一个简单设备可以使用建筑物WLAN基础设施作为传感器来在整个建筑物上检测移动。
相比于其它系统的又一重要优势是不需要校准，因为其将靠自己进行信号比较。
在本发明的实施例中，本发明的具体性质在于：
(1)人员(应当检测/检测其在具有发射无线电设备和接收无线电设备的无线电范围中的移动)不必须自己携带发射无线电信号的任何电子设备。
(2)移动检测不提供任何信息来单独标识无线电范围中的一个或多个人(仅知晓内部是否有任何人(存在检测；参阅上面的附注))以及标识一个或多个人所位于的无线电范围内的具体位置。
(3)具有无线电范围中的单个点(本地固定无线电设备，其充当用于无线电信号的传感器)和其中的改变就足够了；出于该原因，人们称其为“单传感器”。
(4)在本地固定无线电设备中唯一需要的信息是“接收信号强度[RSS]”值相关量，诸如例如“接收信号强度指示[RSSI]”量。RSSI量通常由IEEE 802.11设备提供，并且可以被检索以供应用使用而无需硬件修改，并且在大多数情况中，也无需固件修改。
信号强度受环境中的许多因素的影响。例如，金属对象可能反射信号并产生相长或相消干涉。水以及其它材料还已知为吸收IEEE 802.11的频率范围中的RF信号。使用这些属性来确定在区域中何时存在移动。如果RSSI量保持相对稳定则假设没有移动。如果RSSI量不稳定，则可能存在移动。
在典型的室内环境中，将会存在反射信号的许多不同材料的对象和基础设施。该多路径效应意味着RSSI量将对发射器与接收器之间的视线外部的环境改变是敏感的。这意味着根据本发明的解决方案对于根据无线设备的物理放置而在整个房间或可能地是多个房间中检测移动是有利的。
然而，这将仅在测量WLAN/WiFi设备是静态的情况下起作用，这是由于本地固定无线电设备而引起的情况。移动所述设备将导致接收到的反射中的很大改变，即使房间中没有障碍物正在移动。
(5)为了准备好检测无线电范围内的移动并且在获得RSS相关信息之后，将需要信号处理。为了允许算法对任何(先前未知的)环境起作用，仅测量参数“改变”。由于房间中的移动将改变反射的量和强度，因此仅不断地比较新到达的数据与先前数据。通过这样做，不需要手动校准，并且不需要用空房间来获得基线。
同样有利地，本发明的各种实施例提供了一种包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码用于当在至少一个无线使能的设备或处理器上运行时执行本发明的实施例中的用于检测移动或没有移动的方法。处理器可以例如(而没有限制性)包括CPU或任何其它适当的处理器。
而且，有利地，本发明的各种实施例提供了用于存储所述计算机程序产品的数据载体。所述数据载体可以使用任何适当的存储介质，例如(而没有限制性)USB、DVD或其它可读介质。
本发明的另外的实施例提供了一种用于在无线电范围中检测对象和/或生物的移动或没有移动的方法，所述移动影响至少一个无线电终端的无线电信号，所述无线电信号在多个无线电信道上发射、由所述无线电范围中的本地固定无线电设备接收，其中，针对预定多个时间间隔中的每个时间间隔收集描述至少一个无线电信道的至少一个属性的至少一个参数的值，比较统计参数的值与阈值以及如果该比较产生预定义的结果则开始通知过程，优选地，其中，预定义的结果是在检测到移动的情况下混沌指数值超出或等于所述阈值，或者在检测到没有移动的情况下所述混沌指数值降至所述阈值以下。更优选地，所述通知过程包括联系、尤其是经由电话或电子邮件联系预定义的实体，或/和开启电器，尤其是相机或/和警笛或/和灯或/和音响系统。
作为独一无二的设计，本发明的主题优选地一方面是方法或数字工具，并且另一方面是设备或系统。
根据权利要求7的电子工具包括在处理器上运行的程序模块，其中程序模块是优选地可从服务器或云端下载的(参阅权利要求9)或者是可经由“通用串行总线[USB]”棒更新的(参阅权利要求10)或者另外被存储、可上载或可下载到存储介质中，所述存储介质被插入到或可插入到包括处理器和无线电接口的设备中(参阅权利要求15)。关于所引用的选项(替换方案)，数字工具优选地是在不同无线电设备的处理器上运行的“App”(应用软件)，所述无线电设备可以是每一个都结合了无线电接口的台式PC或“一体化”PC、智能电话、笔记本电脑、平板设备等。换言之，数字工具优选地是为特定目的设计的计算机程序产品。可以与用于检测移动的设备或系统共同地或分离地售卖或分销数字工具。这样的设备或系统可以例如是电信器械、家用电器、医疗器械、家庭自动化系统、家庭娱乐系统等。
在其它从属权利要求中阐述与对应优势相关联的本发明的另外的便利改进。
附图说明
另外，根据图1到7从本发明的优选实施例的以下描述中呈现本发明的其它有利发展。所述附图示出了：
图1：在无线电范围中检测对象和/或生物的移动，
图2：用于根据图1的在无线电范围中检测对象和/或生物的移动的数字工具、设备和系统的布局，
图3：基于信道结构的由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的改变的评估，
图4：用于移动检测的流程图，其表示使用无线电信号(尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号)的、根据图3测量和评估改变的、根据图2的数字工具(或者说程序模块)的算法，
图5：对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的改变的测量和评估的第一形象化，
图6：对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的改变的测量和评估的第二形象化，
图7：对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的改变的测量和评估的第三形象化。
具体实施方式
图1示出了用于在诸如例如公寓房屋APTH的公寓APT之类的室内区域IDA中检测对象和/或生物的移动的场景。生物(其在室内区域IDA中的移动被检测)可以例如是人或动物，其中对象(其在室内区域IDA中的移动被检测)可以例如是百叶窗(interior blind)或机器人机器(诸如机器人真空吸尘器)。
与公寓APT相邻的是邻居公寓APT-N。所描绘的公寓APT包含若干房间，图形地描画了公寓APT中的6个房间和邻居公寓APT-N中的两个房间的轮廓。在两个公寓APT、APT-N中，都部署了局域无线基础设施。这可以是例如“无线局域网[WLAN]”，但是其它无线技术也是可能的，诸如蓝牙、DECT、ZigBee等。公寓APT中的6个房间是在图1中由“厅1”标识的门厅、厨房、客厅、卧室、在图1中由“厅2”标识的更衣室以及浴室，其中并没有详细标识邻居公寓APT-N的两个房间。
由于在每个公寓中部署的“无线局域网”，给出了无线电范围RR或覆盖区域，其并非必然被限制到公寓APT(参阅图1中的描绘，其中无线电范围RR或覆盖区域延伸到邻居公寓APT-N)。一般而言，无线电范围RR本质上是通过根据无线电频率“视线[LoS]”的发射无线电信号的发射设备到接收所发射的无线电信号的接收设备之间的最大距离给出的。菲涅耳带FZ是两个设备的天线之间的椭圆形区域，其中物体的存在将会产生相消反射，从而引起所传输的能量中的严重降低。由于例如在多个无线电信道上发射无线电信号并且可以在两个方向中实现无线电信号发射，因此所述两个设备被称为收发设备。在图1中通过两个收发设备之间的双箭头和/或菲涅耳椭圆FZ(椭圆是椭圆体的2D表示)来描绘该情形，其中每个双箭头指示两个收发设备之间的有意通信。然而，这意味着在其中仅示出没有双箭头的菲涅耳椭圆或菲涅耳带FZ的那些情况中，存在两个收发设备之间的无意通信。
在公寓APT中部署的“无线局域网”是由可以跨公寓APT分布的若干固定或移动的无线电终端RT以及具有包含无线电程序模块的无线电接口RIF的本地固定无线电设备DEV所形成的，所述无线电程序模块是有时也称为驱动器的软件模块，其是基于所使用的无线技术的。针对邻居公寓APT-N，在原则上同样的情况可以是可能的。然而，如图1中描绘的，在该公寓APT-N的房间中只有一个固定或移动的无线电终端RT-N，其中该无线电终端RT-N无意地向公寓APT中的本地固定无线电设备DEV发射无线电信号(参阅通过两个设备之间的菲涅耳椭圆描绘出的)。如果无线电信号没有去往或来自专用网络(例如，公寓APT内的网络)，则可以完全忽视该信号。这是通过分析无线帧的报头中的发送和接收地址来完成的，并且这将会保证邻居公寓中的移动将不会对占用检测具有影响。
关于图1中示出的公寓APT，存在位于厅1、厨房、客厅和卧室中的4个无线电终端RT。还存在位于客厅中的本地固定无线电设备DEV。所引用的4个无线电终端RT之中，厅1中的那一个被标示为无线接入点AP，其是到外部网络(例如，用于互联网和电话应用的有线网络)的“无线局域网”的接口。其余3个无线电终端RT中的一个无线电终端RT、例如客厅中的那一个被实现在电视TV中。卧室中的和厨房中的另两个无线电终端RT可以各自例如是平板设备或智能电话。所有3个其余无线电终端RT都具有到无线接入点AP的直接连接，其通过双箭头来表示。
除了该直接连接之外，无线接入点AP还各自建立并维护与公寓APT中的其它三个无线电终端RT和本地固定无线电设备DEV的有意通信，尽管没有描绘在每个情况中的对应菲涅耳椭圆FZ。
当本地固定无线电设备DEV同时监听所有无线电终端时，本地固定无线电设备DEV能够实现“检测区域”，其基本上由所有菲涅耳椭圆FZ的覆盖来呈现。在现实中，“检测区域”不是对能够在何处检测到移动的绝对限制，因为墙和家具将会对信号有一些影响。但是其是非常好的近似。在一些情形下，一些房间可能根本未被“检测区域”覆盖。这例如是关于浴室的情况。如果所述房间被信号的无线传播所覆盖(或部分覆盖)的话，有时可以检测到没有无线设备的房间中的移动。这样的情况的示例将会是厅2。
另一重要但可选的要素是本地固定无线电设备DEV有“监控模式”的能力。监控模式是在大部分WLAN设备中存在的能力，其允许接收没有指向本地固定无线电设备DEV的WLAN帧。
“监控模式”的一部分是通过硬件实现的，并且另一部分是通过软件实现的。当启用“监控模式”时，内部MAC滤波器将停止对朝向所述设备发送的帧进行滤波并将开始转发指向其它设备的帧。
存在不同于当前实现方式的可能的许多其它实现方式。例如，“检测区域”可以本质上如无线电范围那样大，这意味着更多的无线电终端是必要的，或者“检测区域”可以显著地更小，这降低了针对在无线电范围中检测移动的机会。
为了利用存在于公寓APT中的“无线局域网”来实现公寓APT中的移动检测，使用具有商业现成无线电接口RIF的本地固定无线电设备DEV内的接收信号强度的测量。为了得到运动检测，所需要的唯一信息为是“接收信号强度[RSS]”值相关的量，诸如，“接收信号强度指示[RSSI]”量、“信号噪声比[SNR]”量、“信道质量指示[CQI]”量、“分组接收率[PRR]”量、“分组丢失率[PLR]”量、“信号干扰比[SIR]”量和/或“信号干扰加噪声比[SINR]”量。所有的量都是一般地已知的(参阅(i)T.Rein在苏黎世联邦理工学院处的题为“Energy and TimeEfficientLink-QualityEstimationfor Wireless SensorNetworks”的硕士论文；2007年4月；(ii)D.N.Cottingham：“Vehicular wireless communication”；剑桥大学计算机实验室的第741号技术报告；2009年1月)。然而，RSSI量(优选地使用的)通常由IEEE 802.11设备提供，并且可以被检索以供应用使用而无需硬件修改，并且在大多数情况中，也无需固件修改。
信号强度受环境中的许多因素影响。例如，金属物体可能反射信号并产生相长或相消干涉。水以及其它材料还已知为吸收IEEE 802.11的频率范围中的RF信号。使用这些属性来确定在区域中何时存在移动。如果RSSI量保持相对稳定则假设不存在移动。如果RSSI量不稳定，那么可能存在移动。
在典型的室内环境中，将会存在反射信号的许多不同材料的物体和基础设施。该多路径效应意味着RSSI量将对发射器与接收器之间的视线外部的环境改变是敏感的。这意味着根据本发明的解决方案对于根据无线设备的物理放置而在整个房间或可能地是多个房间中检测移动是有利的。
图2用软件(或者说模块级)上的“功能块”交互(具有实线的块)以及硬件(或者说设备或系统级)上的“功能块”交互(具有虚线的块)示出了基于用于根据图1的在无线电范围RR中检测对象和/或生物的移动的数字工具DT、称为“设备”的本地固定无线电设备DEV和系统SYS的功能块的布局。所有描绘的块存在于系统SYS中，而图2的在中间和左侧的块是设备DEV的一部分。
数字工具DT包括(关于所提及的软件或者说模块级)可在处理器PRC上执行的程序模块PGM，其中程序模块PGM优选地是可从服务器或云端下载的或者可例如经由“通用串行总线[USB]”棒上载。
此外(关于所提及的硬件或者说设备或系统级)，可能的是，数字工具DT或者说程序模块PGM被存储、可上载或可下载到计算机可读存储介质STM中，该计算机可读存储介质STM被插入到或可插入到或被集成在具有处理器PRC和如上面提及的无线电接口RIF的设备DEV中。计算机可读存储介质STM被分配给处理器PRC并与处理器PRC一起形成共用功能单元，使得处理器PRC执行存储在存储介质STM中的程序模块PGM。
关于所引用的选项(替换方案)，数字工具优选地是在不同无线电设备的处理器上运行的“App”(应用软件)，所述无线电设备可以是每一个都结合了无线电接口的台式PC或“一体化”PC、智能电话、笔记本电脑、平板设备等。换言之，数字工具优选地是为特定目的设计的计算机程序产品。可以与用于检测移动的设备DEV或系统SYS共同地或分离地售卖或分销数字工具DT。这样的设备或系统可以例如是电信器械、家用电器、医疗器械、家庭自动化系统、家庭娱乐系统，等等。
出于由程序模块PGM执行的移动检测MD的目的，当根据图1中所示和上面描述的场景时，针对多个时间帧、尤其是连续时间帧在本地固定无线电设备DEV处接收的“接收信号强度[RSS]”值RSS-V是输入数据，其用于在处理器PRC上可执行的数字工具DT的程序模块PGM或者用于执行存储在设备DEV(或者说系统SYS)的存储介质STM中的程序模块PGM的处理器PRC。所述输入数据在第一情况中由无线电模块RM提供，并且在第二情况中由无线电接口RIF提供。
关于图1中所示且上面描述的场景，针对并行的有意或无意的所有通信或针对所选通信进行无线电范围RR中的对象和/或生物的移动检测，其中通信的选择是基于软件的/由软件支持的。
基于所输入的RSS值RSS-V，在处理器PRC上可执行的数字工具DT的程序模块PGM或者执行存储在设备DEV(或者说系统SYS)的存储介质STM中的程序模块PGM的处理器PRC收集多个RSS值相关量RSS-VRQ作为用于关于多个时间帧的移动检测MD的输入数据，所述多个RSS值相关量RSS-VRQ尤其是以下中的至少一种：多个“接收信号强度指示[RSSI]”量、多个“信号噪声比[SNR]”量、多个“信道质量指示[CQI]”量、多个“分组接收率[PRR]”量、多个“分组丢失率[PLR]”量、多个“信号干扰比[SIR]”量以及多个“信号干扰加噪声比[SINR]”量。
基于如这样的在无线电范围RR中在多个无线电信道RCH上发射无线电信号的至少一个无线电终端RT的受影响的无线电信号(其将在稍后关于图3和4被详细描述)的移动检测MD的特征在于，确定统计参数值SPV以及由于统计参数值SPV与阈值THV的比较而输出至少一个检测数据DD或至少一个检测信号DS，以及指示影响所发射的无线电信号的移动V。指示移动可以被扩大至基于所提供的数据向任何数目的其它系统或设备警告或通知关于移动的状态。被通知的系统或设备可以包括将会得益于刚实行的运动检测的任何事物。
所述至少一个所输出的检测数据DD或所述至少一个检测信号DS可以用于自动地控制外部设备ED，诸如家用电器或设施，尤其是供暖、气候控制、照明或安全设施，或者一般而言用于家庭自动化和家庭娱乐。
根据关于该主题的优选实施例并且从而返回到图1，在公寓APT的终端相关的区域TRA(其通过厨房、客厅、卧室和厅1给出，并且所引用的无线电终端RT中的至少一个各自位于其中)中，可以由于每一个由用于检测关于无线电范围RR中的每个终端相关的区域TRA的移动的数字工具DT、设备DEV和/或系统SYS产生的检测数据DD或检测信号DS而单独地和/或独立地控制外部设备ED。
因此，例如，当关于客厅，由于人的移动(例如，在所引用的房间中走动)而产生检测数据DD或检测信号时，可以开启该房间中的照明，假设之前照明是关闭的。并列地，当关于卧室，由于另一个人的另外的移动(例如，也是在所引用的房间中走动)而产生另一检测数据或另一检测信号DS时，可以关闭该房间中的照明，假设之前照明是开启的。
由于该给出示例，可以容易地理解到，可设想到众多使用示例，其每一个都可以用作另外的实施例。
外部设备ED出于该目的而包括在“外部设备”特定的控制器CRT上运行的控制模块CM。在该情况中，存在用于在无线电范围RR中检测对象和/或生物的移动的系统SYS，其包括具有控制器CRT和在其上运行的控制模块CM的外部设备ED和设备DEV。对于这样的系统SYS，外部设备ED(或者说控制器CTR)与设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)连接，并且与设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)一起形成功能单元，使得在设备DEV(或者说设备DEV的处理器PRC)正在检测生物的移动的时候，经由控制器CTR和在其上运行的控制模块CM实行外部设备的自动控制。优选地，当前被关闭的外部设备ED被开启，或者当前被开启的外部设备ED被关闭。
基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以被部署或安装到具有所引用的无线电接口的任何其它设备上，只要该设备是固定的。因此，例如，集成在电视或无线接入点中的无线电终端其自身就可以是合适的候选。所述环境也不限于公寓。地铁隧道或室外区域也可以充当潜在位置。算法其自身不具有所支持设备的最大数目。该参数仅由在其上安装算法的硬件所限制。还应提及的是，基于所提及的功能块的设备或数字工具DT独立于任何现存的加密而进行工作。
另外，基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以被设计成使得取决于接收到的信号的源和目的地而将接收到的信号登记分类。因此，如上面已经提及的；如果信号不是去往或来自专用网络，则可以完全忽视该信号。这是通过分析无线帧的报头中的发送和接收地址来完成的，并且这将会保证邻居公寓中的移动将不会对占用检测具有影响。
涉及数字工具且在设备内部实现的算法和方法利用了由公寓内部的不同设备发送的现存的无线帧。基于WLAN的占用检测固有地是被动的；无需发送任何种类的无线帧来获得关于移动的读数。同样重要的是，在设备内部(除了设备之外)不需要附加软件。如果出于某些未预料到的原因而不存在无线通信量，那么不能够发生占用检测。针对这样的情况，可以向所述设备添加应用来在任何需要的时候产生该无线通信量。
基于所提及的功能块的设备或数字工具DT能够监控正在有意地或无意地与公寓的无线接入点进行通信的无线电范围中的所有无线电终端。这使得能够实现将检测范围限制到一个单个公寓。取决于无线电终端的量和每个无线电终端的位置，基于所提及的功能块的设备或数字工具DT可以能够检测整个公寓中的移动。
图3基于信道结构示出了由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个而引起的无线电信号中的改变的评估。基于图1中所示和本文描述的场景，至少一个无线电终端RT在无线电范围RR(尤其是每一个都与菲涅耳带FZ有关)中在多个无线电信道RCH上发射无线电信号、尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号，其每一个都由于无线电终端RT与本地固定无线电设备DEV之间的有意或无意的通信而各自被本地固定无线电设备DEV接收。
为了评估由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个引起的无线电信号中的改变，在一开始有必要基于针对多个(例如，50个)时间帧TF、尤其是连续时间帧TF接收到的RSS值RSS-V在本地固定无线电设备处收集对应于所述多个时间帧TF的多个RSS值相关量RSS-VRQ。所述多个时间帧称为“滑动窗”，其中术语“滑动”的意思是数目是可变的。
所述多个RSS值相关量RSS-VRQ例如是以下中的至少一种：多个“接收信号强度指示[RSSI]”量、多个“信号噪声比[SNR]”量、多个“信道质量指示[CQI]”量、多个“分组接收率[PRR]”量、多个“分组丢失率[PLR]”量、多个“信号干扰比[SIR]”量以及多个“信号干扰加噪声比[SINR]”量，其中优选的是，RSS值相关量RSS-VRQ是所述多个“接收信号强度指示[RSSI]”量。
然后，基于所述多个RSS值相关量RSS-VRQ确定或计算统计参数值SPV，其优选地是通过与均值的平方差的平均数(换言之，方差)而参数化的值。但是也可能的是(虽然较不优选)，确定或计算通过与均值的绝对差的平均数而参数化的值，或者确定或计算与均值的平方差的平均数的平方根(换言之，标准差)。此外，还可能的是，仅针对RSS值相关量RSS-VRQ中的一部分确定或计算统计参数值SPV，这总的来说意味着至少针对RSS值相关量RSS-VRQ的一部分计算统计参数值SPV。
用于分析的算法包括优选地在50个时间帧(大致对应于一秒)的“滑动窗”上收集RSSI量，以及计算窗口内的方差。如果方差在某个任意的和/或实验地或自动地确定的值之上，那么检测到移动。
用于该算法的基础在于没有移动的时段应当具有低方差，并且具有移动的测量的时段应当具有较高方差。使用方差的重要性在于，不必依赖于对测试位置或校准时段的任何先验知识来决定是否存在移动。这使得该分析对于由于诸如打开或关闭的门、移动的家具等等的改变环境因素所产生的假阳性(false positive)有很高的抵抗力。
可以良好地图示出使用信号中的方差代替对校准时段的某种比较的重要性。如果使用了对校准时段的比较，那么将会非常难以检测到当没有移动但是有新稳定点时(诸如当让第二个门开着而几乎没有以其他方式的移动时)的情况。已发现的是，独立于测试环境，在给定时间段内的方差将不超出一定量，除非在环境中有移动。因此，避免该问题在其它移动检测算法中是非常常见的。这里提及的方差仅是信号处理的示例；存在许多其它选项。
可以事先确定要对“检测事件”触发的动作，或者甚至可以相对于其它条件(比如当日时间或外部阳光的量)动态地确定所述动作。另一选项是基于统计值本身的值来选择动作。
图4描绘了用于参考图2以非常初步的形式描述的移动检测MD的流程图，其表示使用无线电信号(尤其是基于“无线局域网[WLAN]”技术的信号)的、根据图3测量和评估改变的、根据图2的数字工具DT(或者说程序模块)的过程(算法)。
在第一流程图状态FCS-1中，基于针对多个(例如，50个)时间帧TF、尤其是连续时间帧TF接收到的RSS值RSS-V在本地固定无线电设备处收集与所述多个时间帧TF相对应的RSS值相关量RSS-VRQ。
然后在第二流程图状态FCS-2中，存储例如50个RSS值相关量RSS-VRQ，其中优选地至少部分地覆写最旧的条目。替换地，还可能的是由新条目来补充旧条目。
接下来在第三流程图状态FCS-3中，在例如至少最后50个或多于最后50个RSS值相关量RSS-VRQ上确定或计算统计参数值SPV。如已经提及的，统计参数值SPV优选地是通过与均值的平方差的平均数(换言之，方差)而参数化的值。但是也可能的是(虽然较不优选)，确定或计算通过与均值的绝对差的平均数而参数化的值，或者确定或计算与均值的平方差的平均数的平方根(换言之，标准差)。
此后在第四流程图状态FCS-4中，检查所确定的或计算出的统计参数值SPV是否大于或者大于等于阈值THV。如果比较检查的答案是“否”，则移动检测过程返回至第一流程图状态FCS-1。然而，如果比较检查的答案是“是”，则移动检测过程以第五流程图状态FCS-5继续，其中输出检测数据DD或检测信号DS。
在该第五流程图状态FCS-5处，结束移动检测过程，然而如果需要再次开始新的移动检测过程，则可以重置一些数据、尤其是且优选地是用于已结束的移动检测过程的开始于第三流程图状态FCS-3且结束于第五流程图状态FCS-5的移动检测MD的流程图中产生的那些数据，这在第六流程图状态FCS-6中进行，之后过程则返回至第一流程图状态FCS-1。
图5描绘了对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个而引起的无线电信号中的改变的测量和评估的第一形象化。
图6示出了对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个而引起的无线电信号中的改变的测量和评估的第二形象化。
图7描绘了对由于反射、折射、衍射和吸收中的至少一个而引起的无线电信号中的改变的测量和评估的第三形象化。
在这些图中，对捕获的RSSI数据进行形象化。在这些图像中,横轴是以秒为单位的时间,并且纵轴是在例如以CQI来测量的RSSI。在图5中的第一形象化中，可以看到信号相当稳定，通常仅从基值变化1dBm。在图6中的第二形象化中(其被图7中的第三形象化支持)，显然信号不太稳定。没有一个清晰的基础水平，并且从一个测量到下一个测量之间RSSI改变5到6dBm。通常也是这样的情况，即在使RSSI稳定之后RSSI返回到的基础水平与其在发生信号中断之前所处于的基础水平是不同的。这使得使用要求利用空房间进行校准的算法是不切实际的。这良好地图示出使用信号中的方差代替对校准时段的某种比较的重要性。如果使用了对校准时段的比较，那么将会非常难以检测到当没有移动但是有新稳定点时的情况。发现的是，独立于测试环境，在给定时间段内的信号强度的方差的和将不超出一定量，除非在环境中有移动。因此，我们避免在其它移动检测算法中非常常见的这种校准问题。这里提及的方差仅是信号处理的示例；存在许多其它选项。
在本发明的各种实施例中，预见到一种包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码在至少一个无线使能的设备或处理器上运行，用于执行用于检测移动(或没有移动)的方法。在这些实施例中，优选地还预见到一种用于存储所述计算机程序产品的数据载体。

Claims (7)

1.用于在无线电范围中检测对象和/或生物的移动或没有移动的方法，所述移动影响至少一个无线电终端的无线电信号，所述无线电信号在多个无线电信道上发射、由所述无线电范围中的本地固定无线电设备接收的，其中，
针对预定多个时间间隔中的每个时间间隔，基于在所述本地固定无线电设备处接收到的接收信号强度值来收集描述至少一个无线电信道的至少一个属性的至少一个参数的值，
从参数的集合导出统计参数的值，
比较所述统计参数的值与阈值，
如果所述比较产生预定义的结果，则开始通知过程，
其中所述无线电范围每一个与菲涅耳带相关，所述菲涅耳带是两个本地固定无线电设备的天线之间的椭圆形区域，其中物体的存在将会产生相消反射，从而引起所传输的能量中的严重降低。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
预定义的结果是在检测到移动的情况下混沌指数值超出或等于所述阈值，或者在检测到没有移动的情况下所述混沌指数值降到所述阈值以下。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述通知过程包括联系预定义的实体，或/和开启电器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中联系预定义的实体包括经由电话或电子邮件联系预定义的实体。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述电器包括相机或/和警笛或/和灯或/和音响系统。
6.一种包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码用于当在至少一个无线使能的设备或处理器上运行时执行根据权利要求1至5中的任一项的用于检测移动或没有移动的方法。
7.用于存储根据权利要求6所述的计算机程序产品的数据载体。
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