Page 158 - 《软件学报》2021年第10期

3130 Journal of Software 软件学报 Vol.32, No.10, October 2021

根据 v 1 和 v 2 ,就可以求得人的真实速度 v real ,v real 的大小和方向,可以表达如下:
 v  v 2 /4 v 2 /4

 real dopple 1 doppler 2
 v (16)
   arctan 1
 v 2
3.2 行走识别
建立起人真实的运动速度和多普勒速度之间的关系之后,本节将具体介绍如何利用多普勒速度从日常行
为中切割出行走以及估计出行走相应的参数.考虑到人在生活中的日常行为,可以将常见的日常行为分为 3 类:
(1) 静止行为,像睡觉、看电视等;
(2) 原地行为,像做饭、刷牙、洗澡等;
(3) 行走行为,像从灶台走到餐桌或从一个卧室移动到另一个卧室.
在日常生活中,人在行走前后可能是静止不动的,也可能伴随着一些原地行为.例如,一个老人在做饭后(原
地行为)行走到餐桌旁坐下吃饭(原地行为),那么如何将行走与这些原地行为区分开便很关键.为了区分行走行
为和原地行为,利用的一个关键观察是:原地行为往往发生在特定的位置,像在灶台旁做饭,洗手池旁洗漱,这时
人的位置是在一个很小的范围内且无规律的变化;而人在行走时则不同,他会在某个方向上发生一定的位移,位
置的变化范围较大且有规律.基于此观察,在一段时间窗口,根据估计出的人的速度就可以获得人的多个近似位
置,那么必然存在一个直径最小的圆将这些位置完全覆盖住,我们定义这个圆为覆盖圆.
如图 4 所示,我们通过摄像头记录了一个实验者在智能家庭中进行不同的日常活动时,他的真实的位置变
化情况.图 4(a)为一个实验者坐卧在沙发上看电视时对应的位置变化情况(蓝色的圆点);图 4(b)是他在灶台旁做
饭时对应的位置变化情况;图 4(c)是他起床后在床边穿衣服,然后从主卧行走到卫生间,在洗手池旁洗漱的整个
过程中,他的位置变化情况.图中覆盖蓝色点的大圆就是不同行为对应的覆盖圆,其覆盖圆的直径就表示了在这
段时间内人位置的变化范围.从图中可以看出:静止行为对应的覆盖圆直径为 0,而行走行为对应的覆盖圆直径
明显大于原地行为.所以可以依据覆盖圆直径的大小来判断走动的发生:如果直径大于一定范围,则表示走动发
生;否则,则是静止或原地活动.
如图 5 所示,为了进一步证明利用多普勒速度推导出的位置变化也具有该性质,我们又让实验者在 Wi-Fi
设备的感知区域中真实地进行了一系列短时间的日常活动,利用多普勒速度和真实速度之间的关系,我们可以
获得这一系列日常活动相应覆盖圆直径的变化情况.整个过程中,他开始先在灶台旁做饭,然后行走到餐桌旁坐
下来吃饭,吃完饭后接着走到洗碗池旁刷碗,最后又回到餐桌旁收拾桌子并结束整段活动.从图 5 中覆盖圆的直
径变化可以看出:不同种类的日常活动对应的覆盖圆的直径大小不同;特别地,走路对应的覆盖圆直径明显大于
其他的原地活动.所以,依据多普勒速度可以获得不同行为对应的覆盖圆直径的大小,从而将行走从连续的日常
活动中识别出来.具体地,在实际系统中采用了 2s 的时间窗口,判断走动发生的覆盖圆直径取值为 0.8m.

(a) 看电视 (b) 做饭 (c) 起床穿衣-从卧室行走到卫生间-洗漱
Fig.4 Real location variation and covering-circle for different activities
图 4 不同行为在一段时间真实的位置变化和覆盖圆直径