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KR102397311B1 - Method of Recognizing Daily Activities of Living-alone Person Using Channel State Information between WiFi Transmitter and WiFi Receiver - Google Patents

Method of Recognizing Daily Activities of Living-alone Person Using Channel State Information between WiFi Transmitter and WiFi Receiver Download PDF

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KR102397311B1
KR102397311B1 KR1020190169238A KR20190169238A KR102397311B1 KR 102397311 B1 KR102397311 B1 KR 102397311B1 KR 1020190169238 A KR1020190169238 A KR 1020190169238A KR 20190169238 A KR20190169238 A KR 20190169238A KR 102397311 B1 KR102397311 B1 KR 102397311B1
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KR
South Korea
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csi
activity
occupant
signal
wifi
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이보경
김상엽
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서울대학교 산학협력단
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Abstract

와이파이 송수신기 간의 채널상태정보를 이용한 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법이 개시된다. 실내 공간 내의 소정 위치에 각각 설치된 WiFi 송신기와 WiFi 수신기 간에 통신되는 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 신호를 수집하여 고주파 노이즈를 제거하고, 사람의 행동에 관한 파형만을 추출한다. 추출된 CSI 신호 파형들에서 재실자의 신체의 움직임을 반영하는 부 반송파 신호들을 선정하여 정규화하고, 정규화된 CSI 신호 파형에서 소정의 비교구간의 파형을 추출하여 사전에 알고 있는 재실자의 행동별 기준 파형과 파형 유사성을 비교한 것에 기초하여 상기 실내 공간 내에 있는 재실자의 현재의 행동 상태를 파악한다. 활동 패턴 비교 단계에서, 상기 기준 파형은 기계학습을 통해 확보된 구축된 학습모델에 반영되어 있어, 추출된 상기 소정의 비교구간의 파형은 상기 학습모델의 입력으로 제공된다. 학습모델은 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘을 시용하여 구축될 수 있다. 시간대별 WiFi CSI 신호에서 추출된 재실자의 일상생활 활동으로 인해 발생한 파형의 패턴과 일상생활 활동 별 기준 파형의 패턴을 비교하여 실내 재실자의 일상생활 활동을 인식할 수 있다.Disclosed is a method for recognizing daily activities of indoor occupants using channel state information between Wi-Fi transceivers. A channel state information (CSI) signal communicated between a WiFi transmitter and a WiFi receiver respectively installed at a predetermined location in an indoor space is collected, high-frequency noise is removed, and only waveforms related to human behavior are extracted. From the extracted CSI signal waveforms, sub-carrier signals that reflect the movement of the occupant's body are selected and normalized, and a waveform of a predetermined comparison section is extracted from the normalized CSI signal waveform to obtain a previously known reference waveform for each occupant's behavior. Based on the comparison of the waveform similarity, the current behavioral state of the occupant in the indoor space is grasped. In the activity pattern comparison step, the reference waveform is reflected in the established learning model secured through machine learning, and the extracted waveform of the predetermined comparison section is provided as an input to the learning model. The learning model may be built using a Support Vector Machine (SVM) algorithm. It is possible to recognize the daily activities of indoor occupants by comparing the pattern of the waveform generated by the daily activities of the occupants extracted from the WiFi CSI signal for each time period with the pattern of the reference waveform for each daily activity.

Description

와이파이 송수신기 간의 채널상태정보를 이용한 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법 {Method of Recognizing Daily Activities of Living-alone Person Using Channel State Information between WiFi Transmitter and WiFi Receiver}{Method of Recognizing Daily Activities of Living-alone Person Using Channel State Information between WiFi Transmitter and WiFi Receiver}

본 발명은 실내 공간에 거주하는 재실자의 일일 일상생활 활동을 인식하기 위한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 와이파이(WiFi) 신호의 채널상태정보(Channel State Information, CSI) 이용한 주거 공간 1인 재실자의 일상생활 활동(Activities of Daily Life)을 인식하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recognizing the daily activities of daily living of an occupant living in an indoor space, and more particularly, to the It relates to a method for recognizing Activities of Daily Life.

전 세계적으로 인구의 급격한 고령화가 사회문제로 대두되고 있다. 우리나라 역시 2018년에 65세 이상 인구가 총 인구의 14% 이상을 차지하게 되는 고령사회 (Aged Society)로 접어든다. 치매와 같은 퇴행성 뇌질환은 장기 치료가 필요한 대표적인 인지장애 질환으로, 고령화 추세와 함께 급증할 것으로 예상된다. 이는 곧 사회 전체가 부담해야하는 비용으로 직결되기 때문에 이를 줄이기 위한 노력이 필요하다. The rapid aging of the population worldwide is emerging as a social problem. Korea will also enter an aged society in 2018, in which the population aged 65 and over will account for more than 14% of the total population. Degenerative brain diseases such as dementia are representative cognitive impairment diseases that require long-term treatment, and are expected to increase rapidly with the aging population. Since this is directly related to the cost that society as a whole has to bear, efforts to reduce it are necessary.

고령자의 경우 응급 상황에 빠질 확률이 높고 본인 스스로 응급 상황에 대한 대처 능력이 떨어진다. 적절한 대책을 마련하지 않으면 심각한 상황이 야기될 수 있다. 특히, 낙상 사고는 여러 질병으로 인해 발생할 수 있으며, 단순 노환으로도 발생할 수 있다. 그러므로 사전 예방 및 낙상 사고 발생 시 신속한 대응이 필요하다. 특히, 1인 고령자 가구의 경우, 기능저하 질환의 발생에 따른 증상을 그 고령자 스스로 감지하고 대응하기가 매우 어렵다. 그렇기 때문에 고령자 스스로 상시적인 건강 모니터링이 가능하도록 하는 스마트 홈 헬스케어 시스템에 대한 수요 또한 증가하고 있다. The elderly are more likely to fall into an emergency situation, and their ability to respond to emergency situations on their own decreases. If appropriate countermeasures are not taken, serious situations can arise. In particular, falls can occur due to various diseases, and can also occur from simple old age. Therefore, it is necessary to prevent it in advance and respond quickly in case of a fall accident. In particular, in the case of a single-person elderly household, it is very difficult for the elderly person to detect and respond to symptoms caused by the occurrence of a dysfunctional disease on their own. Therefore, the demand for a smart home healthcare system that enables the elderly to self-monitor their health at all times is also increasing.

이를 위해 실내 공간 내에서 재실자의 행동과 관련된 데이터를 수집하여 그 재실자의 건강 상태와의 관련성을 확인하거나 행동패턴을 추출하는 연구가 활발히 수행되고 있다. 최근 헬스케어 기술이 IoT 기술과 접목되면서 기존의 사람의 행동 식별에 관한 연구들도 수행되고 있다. 그런 연구들 중에는 웨어러블 센서와 음향 신호를 이용한 행동 인식이나 가속도, 각속도, 고도 센서로 구성된 다중 모드 센서를 이용한 행동 인식 시스템이 있다. 그런데 기존의 연구들은 주로 재실자의 일상생활을 촬영하거나 재실자가 웨어러블 디바이스를 직접 착용하게 하여 재실자의 생리적 (Physiological) 데이터를 실시간으로 수집하는 등 센서를 활용하여 재실자의 움직임 및 자세를 감지하는 데 초점을 맞추고 있다. For this purpose, research is being actively conducted to collect data related to the behavior of occupants in an indoor space and to confirm the relevance to the occupant's health status or to extract behavioral patterns. Recently, as healthcare technology is combined with IoT technology, research on the identification of existing human behavior is also being conducted. Among such studies, there is behavior recognition using wearable sensors and acoustic signals, or behavior recognition systems using multi-mode sensors composed of acceleration, angular velocity, and altitude sensors. However, existing studies mainly focus on detecting the movement and posture of occupants by using sensors, such as capturing the occupant’s daily life or collecting occupant’s physiological data in real time by having the occupant wear a wearable device directly. are aligning

이러한 전용 센서는 세밀한 활동 인식을 달성할 수 있다. 그러나 대개 높은 비용이 수반되므로 확장 가능하지 않은 전용 센서 장비들을 설치하는 비용이나 접근성에서 매우 떨어지게 된다. 하지만 착용형 센서를 사용하는 방식은 센서 등과 같은 추가적인 기기들을 설치해야 하는 것에 대한 고령자들의 거부감과 불편함이 있고, 개인정보의 과도한 노출 등의 단점 또한 상당하다. 따라서 이러한 단점들을 보완하기 위해 재실자가 추가적인 기기와 직접적으로 대응하지 않으면서도 일상생활 활동을 추출하고 모니터링 할 수 있는 기술이 필요하다. These dedicated sensors can achieve fine-grained activity recognition. However, it is usually accompanied by a high cost, which greatly reduces the cost and accessibility of installing non-scalable dedicated sensor devices. However, the method of using a wearable sensor has disadvantages such as rejection and inconvenience of the elderly for having to install additional devices such as sensors, and disadvantages such as excessive exposure of personal information. Therefore, in order to compensate for these shortcomings, a technology capable of extracting and monitoring daily life activities without directly dealing with additional devices is needed.

대한민국 특허공개 제10-2009-0025924호 (2009.03.11. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2009-0025924 (published on March 11, 2009)

본 발명의 일 목적은 주거 공간 내에서 간접적(Non-intrusive) 센싱 방식인 WiFi 송신기와 수신기 간의 CSI를 활용하여 재실자의 일상생활 행동 변화 패턴에 관한 정보를 수집하고 분석하여 그 재실자의 행동과 상태를 인식할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is to collect and analyze information on the occupant's daily life behavioral change pattern by using CSI between a WiFi transmitter and a receiver, which is a non-intrusive sensing method in a residential space, and analyze the occupant's behavior and state. This is to provide a way to recognize it.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above problems, and may be variously expanded without departing from the spirit and scope of the present invention.

상기 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 실시예들에 따른 WiFi 송수신기 간의 채널상태정보를 이용한 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법은, 실내 공간 내의 소정 위치에 각각 설치된 하나 이상의 와이파이(WiFi) 송신기와 하나 이상의 WiFi 수신기를 포함하는 WiFi 통신 시스템에 있어서, 컴퓨팅 장치에서 컴퓨터 프로그램의 실행을 통해 수행되는 방법으로서, (a) 상기 WiFi 송신기와 상기 WiFi 수신기 간에 통신되는 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 신호를 수집하는 활동 데이터 수집 단계; (b) 수집된 상기 CSI 신호에 포함된 고주파 노이즈를 제거하고, 상기 실내 공간에 있는 재실자의 행동에 관한 파형만을 추출하는 활동 데이터 전처리 단계; (c) 추출된 CSI 신호 파형들에서 재실자의 신체의 움직임을 반영하는 부 반송파 신호들을 선정하여 정규화하는 단계; 그리고 (d) 정규화된 CSI 신호 파형에서 소정의 비교구간의 파형을 추출하여 사전에 알고 있는 재실자의 행동별 기준 파형과 파형 유사성을 비교한 것에 기초하여 상기 실내 공간 내에 있는 재실자의 현재의 행동 상태를 파악하는 활동 패턴 비교 단계를 포함한다. 이에 따르면, 시간대별 WiFi CSI 신호에서 추출된 재실자의 일상생활 활동으로 인해 발생한 파형의 패턴과 일상생활 활동 별 기준 파형의 패턴을 비교하여 실내 재실자의 일상생활 활동을 인식할 수 있다. A method for recognizing an indoor occupant's daily life activities using channel state information between WiFi transceivers according to embodiments for realizing an object of the present invention includes one or more WiFi transmitters installed at predetermined locations in an indoor space, respectively. In the WiFi communication system including the above WiFi receiver, a method performed through execution of a computer program in a computing device, (a) a channel state information (Channel State Information, CSI) signal communicated between the WiFi transmitter and the WiFi receiver activity data collection step to collect; (b) an activity data pre-processing step of removing high-frequency noise included in the collected CSI signal and extracting only waveforms related to the behavior of occupants in the indoor space; (c) selecting and normalizing sub-carrier signals reflecting the movement of the occupant's body from the extracted CSI signal waveforms; And (d) extracting the waveform of a predetermined comparison section from the normalized CSI signal waveform and comparing the previously known reference waveform for each behavior of the occupant with the waveform similarity to determine the current behavioral state of the occupant in the indoor space It includes a step of comparing activity patterns to identify. According to this, the daily living activities of indoor occupants can be recognized by comparing the pattern of the waveform generated by the daily living activity of the occupant extracted from the WiFi CSI signal for each time period with the pattern of the reference waveform for each daily living activity.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 CSI 신호로부터 진폭 정보를 추출하여 상기 '사람의 행동에 관한 파형'으로 사용할 수 있다.In exemplary embodiments, amplitude information may be extracted from the CSI signal and used as the 'waveform related to human behavior'.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 고주파 노이즈는 차단주파수가 2Hz 이하로 설정된 저역통과 필터를 사용하여 제거할 수 있다. In example embodiments, the high-frequency noise may be removed by using a low-pass filter with a cut-off frequency of 2 Hz or less.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 비교 구간은 상기 CSI 신호의 변화가 설정된 임계값보다 큰 구간으로 정해질 수 있다.In example embodiments, the comparison period may be determined as a period in which the change of the CSI signal is greater than a set threshold value.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 활동 패턴 비교 단계에서, 상기 기준 파형은 기계학습을 통해 확보된 구축된 학습모델에 반영되어 있어, 추출된 상기 소정의 비교구간의 파형은 상기 학습모델의 입력으로 제공될 수 있다.In exemplary embodiments, in the activity pattern comparison step, the reference waveform is reflected in a built-up learning model secured through machine learning, so the extracted waveform of the predetermined comparison section is an input of the learning model. can be provided.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 학습모델은 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘을 시용하여 구축되는 SVM 학습모델일 수 있다.In example embodiments, the learning model may be an SVM learning model constructed using a support vector machine (SVM) algorithm.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법은 다수의 상기 정규화된 CSI 신호 파형들 각각에서 재실자의 활동에 따른 진폭 변화가 발생하는 다수의 샘플 데이터를 확보하는 단계; 확보된 상기 다수의 샘플 데이터 각각의 특징을 추출하는 단계; 확보된 상기 다수의 샘플 데이터 각각에 대응되는 카메라 촬영 영상에 의거하여 각 샘플 데이터의 라벨을 부여하는 단계; 및 확보된 각 샘플 데이터의 특징과 라벨 정보를 SVM 알고리즘에 기초하여 학습하여 상기 SVM 학습모델을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the method for recognizing an indoor occupant's daily life activity includes: securing a plurality of sample data in which amplitude change according to the occupant's activity occurs in each of the plurality of normalized CSI signal waveforms; extracting features of each of the secured plurality of sample data; assigning a label to each sample data based on a camera-captured image corresponding to each of the secured sample data; and generating the SVM learning model by learning the secured characteristics and label information of each sample data based on the SVM algorithm.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 부 반송파 신호들의 정규화된 신호는 선정된 상기 부 반상파 신호들을 모두 중첩한 신호일 수 있다.In example embodiments, the normalized signal of the sub-carrier signals may be a signal in which all of the selected sub-carrier signals are superimposed.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, '실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법'을 수행하기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 실행가능 프로그램이 제공될 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, a computer-executable program stored in a computer-readable recording medium may be provided to perform a 'method for recognizing an indoor occupant's daily activities.'

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, '실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법'을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, a computer-readable recording medium in which a computer-executable program for performing 'a method for recognizing an indoor occupant's daily life activities' is recorded may be provided.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 WiFi 송수신기 간의 채널상태정보를 이용한 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법은 WiFi CSI 정보를 이용한 주거 공간 1인 재실자의 일상생활 활동에서 신체의 미세한 움직임을 검출하고 이에 대한 파형의 패턴을 관찰함으로써 WiFi 신호만으로도 행동 변화를 감지할 수 있다. 특히, 독거 고령자의 시간대별 일상생활 활동 패턴을 파악할 수 있으며 해당 패턴의 급격한 변화가 감지될 경우 이를 해당 재실자의 건강 상태의 변화에 대한 신호로 판단하고 응급 상황 발생 여부를 판별할 수 있다. The method for recognizing an indoor occupant's daily life activity using the channel state information between the WiFi transceivers according to exemplary embodiments of the present invention detects minute movements of the body in the daily activities of a occupant of a living space using WiFi CSI information, and By observing the pattern of the waveform, it is possible to detect behavioral changes only with the WiFi signal. In particular, the daily life activity pattern of the elderly living alone can be identified by time, and when a sudden change in the pattern is detected, it can be determined as a signal for a change in the health status of the occupant and whether an emergency has occurred can be determined.

시간대별 일상생활 활동 패턴 정보를 해당 재실자 및 보호자에게 제공하여 건강 관련 삶의 질을 높이는 데 기여할 수 있으며 관련된 구체적인 효과는 다음과 같다. 첫째, 본 발명의 최종 결과물인 시간대별 일상생활 활동 정보는 기존의 직접적인 부착형 센서 활용을 통한 정보와 동일한 수준의 세분성(granularity)을 가짐으로써 재실자의 생활 편의성을 고려한 정보 수집이 가능하다. 둘째, 본 발명으로부터 도출되는 최종 결과물인 일상생활 활동 패턴 정보를 활용하여 해당 재실자의 생활 패턴에 특화된 (customize) 주거 공간 사용 프로파일을 제공 할 수 있다. 셋째, 도출된 패턴을 평가했을 때 비정상적(장기간의 무활동 상태, 라벨링 되지 않는 급격한 파형 변동 등)인 활동이 발생한 경우 이를 해당 재실자에게 알려줌으로써 삶의 질을 개선하거나, 고령자의 경우 유관 기관에 알려 건강 상태 진단 정보에 활용할 수 있다.It can contribute to improving the quality of life related to health by providing information on daily life activity patterns by time period to the occupants and guardians, and related specific effects are as follows. First, since the final result of the present invention, information on daily life activity by time zone, has the same level of granularity as information through the use of an existing direct attachable sensor, it is possible to collect information in consideration of the occupant's living convenience. Second, it is possible to provide a customizable residential space use profile for the occupant's living pattern by utilizing the daily life activity pattern information, which is the final result derived from the present invention. Third, if abnormal (long-term inactivity, rapid unlabeled waveform fluctuations, etc.) occurs when the derived pattern is evaluated, the quality of life is improved by notifying the occupant, or, in the case of the elderly, the relevant organization is notified. It can be used for health condition diagnosis information.

또한, 재실자가 추가적인 기기와 직접적으로 대응하지 않아도 재실자의 일상생활 활동에 관한 정보를 획득할 수 있다. 그러므로 고령의 재실자가 추가적인 기기와 직접 대응하는 것에 따른 거부감과 불편함을 야기하지 않는다.In addition, it is possible to obtain information about the occupant's daily life activities without directly responding to additional devices. Therefore, the elderly occupant does not cause any discomfort or rejection as a result of directly dealing with additional devices.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 시스템이 설치된 실내 환경에서 WiFi 신호의 다중경로 전파 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 실내 재실자의 일상생활 활동 인식을 위한 WiFi 수신기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 하나의 부 반송파 신호의 미가공(raw) CSI 신호의 진폭 데이터와 필터링 된(filtered) CSI 신호의 진폭 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, WiFi 송수신기 간의 채널상태정보를 이용한 실내 재실자의 일상생활 활동을 인식하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5a와 5b는 본 발명에 따른 방법을 실험하기 위한 서로 다른 실험적인 테스트 베드의 평면도를 각각 나타낸다.
도 6a는 실내 재실자가 부재중, 타이핑, 걷기, 넘어짐의 4가지 활동을 순서대로 하는 경우에 캡쳐된 30개의 부반송파의 미가공 CSI 진폭 데이터를 나타내고, 도 6b는 그 중 걷기 활동에 관해 30개의 부반송파의 비가공 CSI 진폭 데이터를 좀 더 상세하게 나타낸 그래프이다.
1 is a diagram exemplarily illustrating a multi-path propagation state of a WiFi signal in an indoor environment in which an indoor occupant's daily life activity recognition system is installed, according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of a WiFi receiver for recognizing an indoor occupant's daily activities according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating amplitude data of a raw CSI signal of one sub-carrier signal and amplitude data of a filtered CSI signal.
4 is a flowchart schematically illustrating a method for recognizing an indoor occupant's daily life activities using channel state information between WiFi transceivers according to an exemplary embodiment of the present invention.
5a and 5b respectively show plan views of different experimental test beds for testing the method according to the invention.
6A shows the raw CSI amplitude data of 30 subcarriers captured when an indoor occupant sequentially performs four activities of absence, typing, walking, and falling, and FIG. 6B shows the ratio of 30 subcarriers with respect to walking activity among them. It is a graph showing the processed CSI amplitude data in more detail.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.

도 1은 실내 재실자의 일상생활 활동을 파악하기 위해 본 발명의 방법을 실시하도록 구성된 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 시스템(100)에서 WiFi 신호의 다중경로 전파 상태를 예시적으로 나타낸다. 1 exemplarily shows a multipath propagation state of a WiFi signal in a system 100 for recognizing indoor occupants' daily life activities configured to implement the method of the present invention in order to identify indoor occupants' daily living activities.

도 1을 참조하면, 본 발명의 방법을 실시하는 시스템(100)은 실내 공간(10)에 WiFi 송신기 역할을 하는 액세스 포인트(AP) 장치(110)와, WiFi 통신이 가능한 하나 이상의 WiFi 수신기(120-1, 120-1)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a system 100 implementing the method of the present invention includes an access point (AP) device 110 serving as a WiFi transmitter in an indoor space 10 and one or more WiFi receivers 120 capable of WiFi communication. -1, 120-1).

하나 이상의 WiFi 수신기(120-1, 120-1)는 AP 장치(110)와 WiFi 통신을 할 수 있다. 복수의 안테나를 내장한 다중 입력 및 다중 출력(MIMO) 라우터가 AP 장치(110)로 사용될 수 있다. 그 MIMO 라우터는 예컨대 5GHz 주파수에서 802.11n AP 모드를 지원하도록 구성되고, ICMP (Internet Control Message Protocol) 패킷을 10Hz (초당 10 패킷)의 샘플링 속도로 전송할 수 있다. 하나 이상의 WiFi 수신기(120-1, 120-1)는 AP 장치(110)에서 전송하는 WiFi 무선신호를 수신할 수 있는 무선수신부와, 수신된 그 신호를 후술하는 방법으로 처리하여 원하는 결과를 도출할 수 있는 연산처리기와 메모리, 데이터 저장소 등을 구비하는 컴퓨팅 장치일 수 있다.One or more WiFi receivers 120 - 1 and 120 - 1 may perform WiFi communication with the AP device 110 . A multiple input and multiple output (MIMO) router having a plurality of antennas may be used as the AP device 110 . The MIMO router is configured to support 802.11n AP mode, for example at a frequency of 5 GHz, and can transmit Internet Control Message Protocol (ICMP) packets at a sampling rate of 10 Hz (10 packets per second). The one or more WiFi receivers 120-1 and 120-1 include a wireless receiver capable of receiving a WiFi wireless signal transmitted from the AP device 110, and processing the received signal in a manner described below to derive a desired result. It may be a computing device having an arithmetic processor, a memory, a data storage, and the like.

도 2를 참조하면, WiFi 수신기(120)는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식을 위해, WiFi 무선수신부(310), CSI 데이터 수집부(320), CSI 데이터 처리부(330), 활동분류부(340), 그리고 학습모델(350)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, WiFi 수신기(120)는 하드웨어와 소프트웨어로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the WiFi receiver 120 includes a WiFi wireless receiver 310 , a CSI data collection unit 320 , a CSI data processing unit 330 , and an activity classification unit 340 for recognizing the daily activities of indoor occupants. , and the learning model 350 may be included. In an exemplary embodiment, the WiFi receiver 120 may be implemented in hardware and software.

WiFi 무선수신부(310)는 WiFi 안테나와 무선수신회로로 구현되어, AP 장치(110)가 송신하는 WiFi 무선신호를 수신할 수 있다. AP 장치(110)가 송신한 WiFi 무선신호는 실내 공간(10)에서 여러 다양한 전파 경로(212, 214)를 통해 전파된다. WiFi 무선수신부(310)는 AP 장치(110)에서 방사된 WiFi 무선신호를 직접 경로(direct path)(212) 즉, LOS(line of sight)를 통해 수신하거나 또는 벽이나 마루 등에 의해 반사되는 경로(214) 즉, NLOS(None LOS)를 거친 신호를 수신할 수도 있다. The WiFi wireless receiver 310 may be implemented with a WiFi antenna and a wireless reception circuit to receive a WiFi wireless signal transmitted by the AP device 110 . The WiFi wireless signal transmitted by the AP device 110 is propagated through various propagation paths 212 and 214 in the indoor space 10 . The WiFi wireless receiver 310 receives the WiFi wireless signal radiated from the AP device 110 through a direct path 212, that is, a line of sight (LOS), or a path reflected by a wall or floor ( 214) that is, a signal passing through NLOS (None LOS) may be received.

CSI 데이터 수집부(320)는 WiFi 무선수신부(310)로부터 WiFi 무선신호를 전달받아 그 신호 안에 포함된 CSI 데이터를 수집할 수 있다.The CSI data collection unit 320 may receive the WiFi wireless signal from the WiFi wireless receiver 310 and collect CSI data included in the signal.

CSI 데이터 처리부(330)는 CSI 데이터 수집부(320)로부터 수집된 CSI 데이터를 제공받아 실내 공간(10)에 있는 1인 재실자의 활동에 해당하는 정보를 추출하기 위한 신호 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해, CSI 데이터 처리부(330)는 필터링부(332), 부반송파 선택부(334), 정규화부(336), 그리고 세그먼트부(338)를 포함할 수 있다.The CSI data processing unit 330 may receive the CSI data collected from the CSI data collection unit 320 and perform signal processing for extracting information corresponding to the activity of a single occupant in the indoor space 10 . To this end, the CSI data processing unit 330 may include a filtering unit 332 , a subcarrier selection unit 334 , a normalization unit 336 , and a segmentation unit 338 .

재실자의 활동은 아주 낮은 주파수 성분을 갖는다. CSI 데이터 수집부(320)로부터 수집된 원래의(raw)CSI 데이터에는 재실자(20)의 활동을 나타내는 신호 성분 외에도, 재실자의 활동과 무관한 각종 고주파 노이즈가 포함되어 있다. 필터링부(332)는 CSI 데이터에 포함된 고주파 노이즈를 제거하여 재실자(20)의 활동에 관한 신호만을 추출할 수 있다. 필터링부(332)는 예컨대 버터월쓰 필터(butterworth filter)와 같은 저역통과필터로 구현될 수 있다. 필터링부(332)는 샘플링 레이트를 예컨대 10패킷/초를 유지하도록 구성될 수 있다. 저역통과필터로 구현되는 필터링부(332)의 컷오프 주파수는 1-2Hz로 설정될 수 있다. 재실자(20)의 여러 가지 활동들은 대개의 경우 1Hz 이하의 주파수 성분을 갖는 신호로 나타낼 수 있고, 2Hz를 컷오프 주파수로 설정하면 대부분의 활동을 안전하게 나타낼 수 있다. 필터링된 CSI 데이터에 포함된 변동은 다른 활동들로부터 구분될 수 있다.Occupant activity has a very low frequency component. The raw CSI data collected from the CSI data collection unit 320 includes, in addition to signal components representing the activity of the occupant 20 , various high-frequency noises irrelevant to the activity of the occupant. The filtering unit 332 may extract only a signal related to the activity of the occupant 20 by removing high-frequency noise included in the CSI data. The filtering unit 332 may be implemented as, for example, a low-pass filter such as a Butterworth filter. The filtering unit 332 may be configured to maintain a sampling rate of, for example, 10 packets/sec. The cutoff frequency of the filtering unit 332 implemented as a low-pass filter may be set to 1-2 Hz. Various activities of the occupant 20 can be represented by a signal having a frequency component of 1 Hz or less in most cases, and most activities can be safely represented by setting 2 Hz as a cutoff frequency. Variations included in the filtered CSI data can be distinguished from other activities.

도 3의 그래프는 하나의 부 반송파 신호의 미가공(raw) CSI 신호의 진폭 데이터와 필터링된(filtered) CSI 신호의 진폭 데이터를 비교하여 나타낸다. 그래프에서, 필터링된 CSI 신호의 진폭 파형(그래프에서 Raw Amplitude)은 그 안에 포함된 고주파 노이즈 성분이 제거된 후 훨씬 스무드한 진폭 파형(그래프에서 Filtered Amplitude)을 갖게 됨을 알 수 있다. The graph of FIG. 3 compares amplitude data of a raw CSI signal of one sub-carrier signal with amplitude data of a filtered CSI signal. From the graph, it can be seen that the amplitude waveform of the filtered CSI signal (Raw Amplitude in the graph) has a much smoother amplitude waveform (Filtered Amplitude in the graph) after the high-frequency noise component included therein is removed.

부 반송파 선택부(334)는 필터링부(332)에 의해 걸러진 저주파수 성분의 CSI 신호에서 신체의 미세한 움직임을 잘 반영하는 부반송파를 선정할 수 있다. 예컨대 AP 장치(110)와 WiFi 수신기(120) 간에 100여 개의 부반송파 신호들 중에서 30개 정도의 부반송파 신호를 선택할 수 있다.The subcarrier selector 334 may select a subcarrier that well reflects the minute movement of the body from the CSI signal of the low frequency component filtered by the filtering unit 332 . For example, between the AP device 110 and the WiFi receiver 120 , about 30 subcarrier signals may be selected from among about 100 subcarrier signals.

정규화부(336)는 선택된 부반송파 신호들을 정규화할 수 있다. 정규화는 그 30개의 부반송파 신호들 중 어떤 데이터를 사용할 것인지를 정하는 것이다. 이를 위한 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 30개의 부반송파 신호 파형을 모두 중첩시킨 신호파형 세트를 정규화 신호로서 만들 수 있다. The normalizer 336 may normalize the selected subcarrier signals. Normalization determines which data among the 30 subcarrier signals to use. There may be several methods for this. In an exemplary embodiment, a signal waveform set in which all 30 subcarrier signal waveforms are superimposed may be created as a normalized signal.

세그먼트부(338)는 CSI 신호의 진폭 파형에서 재실자의 활동에 해당하는 필요한 데이터를 추출하기 위해 비교구간을 설정할 수 있다. 사람의 활동은 CSI 신호에 변경(variance)을 유발하며, 그 CSI 신호 변경은 사람의 활동이 일어나고 있을 때 상대적으로 더 큰 값을 갖는다. 만약 CSI 신호 변경의 정도가 경험적으로 결정되는 문턱값보다 더 크면, 그 CSI 데이터는 사람의 특정 활동 정보를 내포하는 활동 신호구간으로 보고, 그 문턱값보다 작으면 비활동 신호구간으로 볼 수 있다. 이런 기준으로, CSI 신호로부터 활동신호구간을 추출할 수 있다.The segment unit 338 may set a comparison section in order to extract necessary data corresponding to the activity of the occupant from the amplitude waveform of the CSI signal. Human activity causes a change in the CSI signal, and the CSI signal change has a relatively larger value when the human activity is occurring. If the degree of CSI signal change is greater than a threshold value determined empirically, the CSI data may be viewed as an active signal interval containing specific human activity information, and if less than the threshold value, the CSI data may be viewed as an inactive signal interval. Based on this reference, an activity signal section can be extracted from the CSI signal.

활동분류부(340)는 CSI 데이터 처리부(330)에서 생성된 재실자의 활동에 관한 CSI 데이터를 이용하여 기계학습을 수행하여 각 활동별 파형 기준을 확립하여 학습모델(350)로 구축하는 학습부(342)와, 재실자의 활동에 관한 CSI 데이터를 학습모델(350)에 입력하여 그 입력된 CSI 데이터를 각 활동별 파형 기준과 비교하여 재실자의 활동이 어떤 활동인지를 판단하는 활동판단부(344)를 포함할 수 있다.The activity classification unit 340 performs machine learning using the CSI data on the activity of the occupant generated by the CSI data processing unit 330 to establish a waveform standard for each activity, and a learning unit to build the learning model 350 ( 342), and an activity determination unit 344 that inputs CSI data related to the occupant's activity into the learning model 350 and compares the input CSI data with a waveform reference for each activity to determine which activity the occupant's activity is. may include

다음으로, 도 4의 흐름도는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 WiFi 송수신기 간의 채널상태정보를 이용한 실내 재실자의 일상생활 활동을 인식하는 방법을 개략적으로 나타낸다. Next, the flowchart of FIG. 4 schematically shows a method of recognizing an indoor occupant's daily life activities using channel state information between WiFi transceivers according to an exemplary embodiment of the present invention.

(a) 활동 데이터 수집(a) Collection of activity data;

먼저, 실험을 통해 얻어진 CSI 데이터를 이용하여 기계학습을 수행하고, 그 결과물로서 학습모델(350)을 구축할 필요가 있다. 도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 방법을 실험하기 위한 실험적인 테스트 베드의 평면도를 예시한다. 예시적인 실시예에서, 두 가지 다른 하우스 환경을 테스트 베드가 선정되었다. 도 5a는 목재 프레임의 저층 주택 환경이고, 도 5b는 철근 콘크리트 프레임의 고층 아파트 환경일 수 있다. 도 5a의 주택 환경에서, AP 장치(110)가 거실에 설치되고, WiFi 수신기(120)가 거실과는 별도의 독립된 공간으로 마련된 부엌에 설치된 경우를 예시하고, 도 5b의 주택 환경에서, AP 장치(110)가 거실에 설치되고, WiFi 수신기(120)가 거실과는 같은 공간 내에 마련된 부엌에 설치된 경우를 예시한다. 두 환경에서, 부엌의 냉장고, 식당의 식탁 및 거실의 책상과 같은 대형 가정용품들이 들어 있으며, 도 5b 환경에는 도 5a 환경보다 작은 중소형 가정용품들이 더 많이 존재한다. First, it is necessary to perform machine learning using CSI data obtained through experiments, and to build a learning model 350 as a result. 5a and 5b illustrate a plan view of an experimental test bed for testing the method according to the invention. In an exemplary embodiment, two different house environments were selected as test beds. 5A is a low-rise housing environment of a wooden frame, and FIG. 5B may be a high-rise apartment environment of a reinforced concrete frame. In the housing environment of FIG. 5A , the AP device 110 is installed in the living room and the WiFi receiver 120 is installed in a kitchen provided as a space separate from the living room. In the housing environment of FIG. 5B , the AP device A case in which 110 is installed in the living room and the WiFi receiver 120 is installed in the kitchen provided in the same space as the living room is exemplified. In both environments, large household items such as refrigerators in the kitchen, dining tables and desks in the living room are contained, and there are more small and medium-sized household items in the environment of FIG. 5B than the environment of FIG. 5A.

도시된 것과 같이, 재실자의 일상생활 활동 인식 시스템(100)이 구비된 실내 공간(10) 내에서, 실험을 위해 여러 명의 피험자들이 동일한 활동 내용을 포함하는 주기적 활동을 예컨대 십 회 수행하였다. 실험으로, 각 피험자는 거실의 소파나 주방의 의자 등에 앉아서 식사, 타이핑 등과 같은 어떤 활동을 하는 경우와 거실과 주방 사이를 오가는 활동(걷기) 등과 같은 일상생활 활동을 하였다. 한 번에 한 명의 피험자가 활동을 수행하였다. 각 피험자는 화살표로 표시된 동선을 따라 십 회 걸었고, 식당과 거실에서 각각 십 회의 식사와 타이핑 등과 같은 활동을 수행하였다. 매 번 10초의 활동과 20초의 무활동을 하는 식으로 진행하였다. 활동 사이의 20초 간격은 활동 주기들 간의 구분을 명확하게 해줄 수 있다. 화살표는 재실지의 보행 궤적을 나타낸다.As shown, in the indoor space 10 provided with the occupant's daily life activity recognition system 100, for the experiment, several subjects performed periodic activities including the same activity content, for example, ten times. As an experiment, each subject sat down on a sofa in the living room or a chair in the kitchen, etc. and engaged in daily life activities such as eating and typing, and moving between the living room and kitchen (walking). One subject at a time performed the activity. Each subject walked ten times along the path indicated by arrows, and performed activities such as eating and typing ten times in the dining room and living room, respectively. Each time there was 10 seconds of activity and 20 seconds of inactivity. A 20-second interval between activities can make the distinction between activity cycles clear. Arrows indicate the gait trajectory of the occupant.

실험을 진행하는 동안 카메라를 사용하여 재실자(20)의 활동을 기록하고 활동에 대한 기본 정보를 설정하기 위해 타임스탬프가 표시되도록 할 수 있다. 첫 번째 AP 장치(110)-WiFi 수신기(120) 안테나 쌍에 대해 30 개의 부반송파에 대해 CSI 데이터를 캡처하여 추출할 수 있다. 그런 다음, CSI 진폭 데이터를 사용하여 재실자 활동 인식을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다.During the experiment, the camera can be used to record the activities of the occupants 20 and to be time-stamped to set basic information about the activities. CSI data for 30 subcarriers for the first AP device 110-WiFi receiver 120 antenna pair may be captured and extracted. Then, the CSI amplitude data can be used to perform data processing for occupant activity recognition.

예시적인 실시예에서, 재실자(20)의 일일 일상생활 활동을 도출을 위해, WiFi의 채널 상태 정보, 즉 CSI를 이용해 재실자(20)의 행동 변화를 인지하고 구별할 수 있다. 즉, WiFi 신호가 WiFi 송신기인 AP 장치(110)에서 WiFi 수신기(120)로 전파되는 동안, WiFi 수신기(120)의 CSI 데이터 수집부(320)는 WiFi 무선수신부(310)를 통해 수신되는 CSI 데이터를 수집할 수 있다(S10 단계). 그 수집되는 CSI 데이터에는 재실자(20)의 활동에 관한 정보가 포함되어 있다.In an exemplary embodiment, in order to derive daily daily life activities of the occupant 20 , a change in behavior of the occupant 20 may be recognized and distinguished by using channel state information of WiFi, that is, CSI. That is, while the WiFi signal is propagated from the AP device 110 as a WiFi transmitter to the WiFi receiver 120 , the CSI data collection unit 320 of the WiFi receiver 120 receives CSI data through the WiFi wireless reception unit 310 . can be collected (step S10). The collected CSI data includes information about the activities of the occupants 20 .

CSI 신호는 도 1에 예시된 것처럼 다중 경로(210)를 통해 전달될 수 있다. 즉, CSI 신호는 각 경로의 특성에 따라 직접 전달 경로(212)를 통해 WiFi 송신기인 AP 장치(110)에서 WiFi 수신기(120)로 직접 전달되는 신호와, 실내의 벽(30)이나 바닥 또는 천장 등의 구조물에 의한 반사되는 경로(214)를 거쳐 전달되는 신호를 포함할 수 있다. The CSI signal may be delivered via multipath 210 as illustrated in FIG. 1 . That is, the CSI signal is transmitted directly from the AP device 110, which is a WiFi transmitter, to the WiFi receiver 120 through the direct transmission path 212 according to the characteristics of each path, and the wall 30, floor, or ceiling of the room. signal transmitted via path 214 reflected by a structure such as

주파수 영역에서, WiFi 무선수신부(310)에 수신된 신호 Y를 AP 장치(110)에서 송신된 신호 X로 표현하면 아래 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 아래 첨자 i는 데이터 패킷을 나타내며, i∈[1, N]이다. 단, N값은 정확하게 수신된 패킷 수를 나타낸다. In the frequency domain, when the signal Y received by the WiFi radio receiver 310 is expressed as the signal X transmitted from the AP device 110, it can be expressed as in Equation 1 below. The subscript i denotes a data packet, i∈[1, N]. However, the value of N indicates the number of correctly received packets.

Figure 112019130655116-pat00001
Figure 112019130655116-pat00001

여기서, X i : 송신신호 벡터, Y i : 수신신호 벡터, H i : i번째 패킷의 CSI 행렬로서, 채널 응답 특성 행렬을 나타낸다. N i : 백색 가우스 잡음 및 레벨 상수로서, 채널에서의 잡음을 나타낸다.Here, X i : a transmission signal vector, Y i : a reception signal vector, and H i : a CSI matrix of the i -th packet, indicating a channel response characteristic matrix. N i : White Gaussian noise and level constant, representing noise in the channel.

예시적인 실시예에 따르면, AP 장치(110)와 WiFi 수신기(120) 간의 WiFi 통신에서, 한 개의 채널을 다수의 부반송파로 나누고 분할된 반송파 간의 간격을 최소화하기 위해 직교주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM)의 전송 방식을 사용할 수 있다. CSI 행렬 H i 는 수십 개의 부반송파, 예컨대 30개의 부반송파를 가질 수 있다. 재실자(20)가 행동을 취할 때마다 AP 장치(110)의 송신 안테나에서 송신된 WiFi 신호가 반사되거나 굴절되어 지연된 신호 성분을 형성하게 되고, 이는 곧 CSI에 그 내용이 포함되어 WiFi 무선수신부(310)의 수신 안테나에 포착될 수 있다. According to an exemplary embodiment, in WiFi communication between the AP device 110 and the WiFi receiver 120, one channel is divided into a plurality of subcarriers and an orthogonal frequency division multiplexing scheme is used to minimize the interval between the divided carriers. Multiplexing: OFDM) transmission method can be used. The CSI matrix H i may have dozens of subcarriers, for example, 30 subcarriers. Whenever the occupant 20 takes an action, the WiFi signal transmitted from the transmitting antenna of the AP device 110 is reflected or refracted to form a delayed signal component, which is included in the CSI immediately and the WiFi wireless receiver 310 ) can be captured by the receiving antenna of

도 6a는 실내 공간(20)에 사람이 부재중, 타이핑, 걷기, 넘어짐의 4가지 활동을 순서대로 하는 경우에 캡쳐된 30개의 부반송파들의 비가공(raw) CSI 진폭 데이터를 보여주고, 도 6b는 그 중 걷기 활동에 관해 30개의 부반송파의 비가공 CSI 진폭 데이터를 좀 더 상세하게 나타낸다. 6A shows raw CSI amplitude data of 30 subcarriers captured when a person sequentially performs four activities of absence, typing, walking, and falling in the indoor space 20, and FIG. 6b is the We present the raw CSI amplitude data of 30 subcarriers in more detail for moderate walking activity.

도 6a와 6b를 참조하면, 각각 다른 색으로 표시된 30개의 부반송파는 진폭 값이 다르지만 비슷한 경향을 보인다. 도 6a에서, 사람이 실내 공간(20)에 없을 때는 CSI 진폭 변화가 거의 없으며, 타이핑을 할 때는 CSI 진폭 변화가 비교적 균일하게 발생하며, 걷기 행동 시에는 상대적으로 진폭 변화의 정도가 불규칙적으로 발생하며, 넘어지는 경우에는 넘어질 당시에는 매우 큰 불규칙적인 진폭 변화가 발생한 후 곧바로 진폭변화가 진정되어 균일할 상태를 유지하는 특징을 나타낸다. 즉, 사람의 활동이나 행동에 따른 CSI 진폭 변화는 각 행동별 CSI 진폭의 변화 양상이 서로 다름을 알 수 있다. 각 행동과 CSI 진폭 변화 양상이 유니크하게 매칭될 수 있으므로, 이를 활용하여 특정 행동으로 인식할 수 있다. 따라서 CSI 신호를 수집하고, 그 CSI 신호로부터 진폭 데이터를 추출하여 사용한다. Referring to FIGS. 6A and 6B , 30 subcarriers displayed in different colors have different amplitude values but show similar trends. In Figure 6a, when a person is not in the indoor space 20, there is little change in the CSI amplitude, when typing, the CSI amplitude change occurs relatively uniformly, when the walking behavior, the degree of amplitude change occurs relatively irregularly, , in the case of a fall, a very large irregular amplitude change occurs at the time of the fall, and then the amplitude change calms down immediately and maintains a uniform state. That is, it can be seen that the CSI amplitude change according to human activity or behavior is different from each other in the CSI amplitude change pattern for each behavior. Since each behavior and the CSI amplitude change pattern can be uniquely matched, it can be recognized as a specific behavior by using it. Therefore, a CSI signal is collected, and amplitude data is extracted from the CSI signal and used.

(b) 활동 데이터 전처리(b) activity data preprocessing

수집된 CSI 데이터에는 재실자의 활동과 무관한 노이즈가 포함될 수 있다. 그 CSI 데이터 포함된 노이즈를 제거하고, 재실자의 활동에 대한 파형만을 추출하는 과정을 거칠 필요가 있다. The collected CSI data may include noise unrelated to the occupant's activities. It is necessary to remove the noise included in the CSI data and go through the process of extracting only the waveform of the occupant's activity.

구체적으로, 재실자(20)의 활동 변화에 따른 미세한 움직임을 정확히 파악하기 위해서는 불필요한 신호 성분을 제거할 필요가 있다. 따라서 필터링부(332)에서 예컨대 2차 저역통과 버터워스 필터 (low-pass Butterworth filter)와 같은 고주파 제거 필터를 사용하여 CSI 데이터 수집부(320)로부터 제공받은 CSI 데이터에서 고주파수 노이즈를 제거할 수 있다(S20 단계). Specifically, it is necessary to remove unnecessary signal components in order to accurately grasp the fine movement according to the change in the activity of the occupant 20 . Therefore, the filtering unit 332 may remove high-frequency noise from the CSI data provided from the CSI data collection unit 320 by using a high-frequency removal filter such as a second-order low-pass Butterworth filter. (Step S20).

고주파 노이즈 성분을 제거함으로써 재실자의 행동과 관련된 데이터만을 추출할 수 있다. 일반적으로 인간의 행동은 1-2Hz 이하의 낮은 주기를 갖기에 필터링부(332)에서 차단 주파수(Cut-off Frequency)는 1-2Hz의 값으로 설정할 수 있다. 저주파 활동을 효과적으로 검출하기 위해, 샘플링 주파수(Sampling Frequency)는 10 packets/s를 유지하도록 구성될 수 있다. 위에서 언급한 도 3에 도시된 그래프에서 알 수 있듯이, 고주파 제거 필터링을 거친 CSI 진폭 파형은 필터링 처리 전의 원래의 CSI 진폭 파형에 비해 훨씬 스무드한 형태를 갖는다. By removing the high-frequency noise component, only data related to the behavior of the occupants can be extracted. In general, since human behavior has a low cycle of 1-2 Hz or less, the cut-off frequency in the filtering unit 332 may be set to a value of 1-2 Hz. To effectively detect low frequency activity, the Sampling Frequency can be configured to hold 10 packets/s. As can be seen from the graph shown in FIG. 3 mentioned above, the CSI amplitude waveform subjected to high frequency rejection filtering has a much smoother shape than the original CSI amplitude waveform before filtering.

(c) 활동 데이터 분류(c) Classification of activity data

부 반송파 선택부(334)는 필터링부(332)로부터 고주파 노이즈가 제거된 CSI 진폭 데이터를 전달받아 신체의 미세한 움직임을 잘 반영하는 부반송파를 선정할 수 있다. AP 장치(110)와 WiFi 수신기(120) 간에 무선 통신되는 많은 수의 부 반송파신호들 중에서 예컨대 30개 정도를 선별할 수 있다. 그리고 정규화부(336)는 그 선택된 30개의 부반송파들 중 어떤 데이터를 사용할 것인지를 정하기 위해 30개의 부 반송파신호의 진폭 파형을 정규화할 수 있다(S30 단계). 도 6에 도시된 파형은 30개의 부반송파 신호 파형을 모두 중첩시킨 신호파형 세트를 정규화 신호로 만든 경우를 나타낸다.The sub-carrier selector 334 may receive the CSI amplitude data from which the high-frequency noise has been removed from the filtering unit 332 and select a sub-carrier that well reflects the minute movement of the body. From among a large number of sub-carrier signals wirelessly communicated between the AP device 110 and the WiFi receiver 120 , for example, about 30 may be selected. In addition, the normalizer 336 may normalize the amplitude waveform of the 30 sub-carrier signals in order to determine which data among the selected 30 sub-carriers to use (step S30). The waveform shown in FIG. 6 shows a case in which a signal waveform set in which all 30 subcarrier signal waveforms are superimposed is made into a normalized signal.

정규화된 부반송파 신호의 진폭 파형은 재실자의 활동에 관한 정보를 담고 있다. 즉, 재실자가 어떤 활동을 할 때와 아무런 활동을 하지 않을 때의 진폭 파형이 모두 포함되어 있다. 세그먼트부(338)는 재실자의 활동에 해당하는 필요한 데이터를 추출하기 위해 정규화된 부반송파 신호의 진폭 파형을 정적 구간 즉, 비활동 구간과 활동 구간으로 구분할 수 있다. 즉, 정규화된 부반송파 신호의 파형에서 패턴 변경 유무 비교를 위한 활동 구간(비교 구간)을 정할 수 있다(S40 단계). The amplitude waveform of the normalized subcarrier signal contains information about occupant activity. In other words, it includes both amplitude waveforms when the occupant engages in any activity and when there is no activity. The segment unit 338 may divide the normalized amplitude waveform of the subcarrier signal into a static section, that is, an inactive section and an active section, in order to extract necessary data corresponding to the activity of the occupant. That is, in the waveform of the normalized subcarrier signal, it is possible to determine an activity section (comparison section) for comparing whether or not there is a pattern change (step S40).

세그먼트부(338)는 활동영역으로 세분화된 구간의 신호 파형을 처리하여 학습에 사용할 특징을 추출할 수 있다. CSI 데이터의 진폭 변화는 활동이 발생할 때 상대적으로 높은 값을 갖는다. CSI 데이터의 진폭 변화가 경험적으로 결정된 임계값보다 클 경우, CSI 데이터의 진폭 변화는 특정 활동을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 사람의 활동은 작은 신체 움직임을 가지고 있으며, 재실자의 활동은 비디오로 기록된 실측 자료를 참고하여 세분화할 수 있다. 이런 과정을 통해, 사람의 각 활동 별로 수백 내지 수천 개씩의 CSI 데이터의 진폭 변화 샘플을 확보할 수 있다.The segment unit 338 may process a signal waveform of a section subdivided into an activity area to extract features to be used for learning. The amplitude change of CSI data has a relatively high value when activity occurs. When the amplitude change of the CSI data is greater than an empirically determined threshold, the change in the amplitude of the CSI data may be considered to include a specific activity. Human activity has small body movements, and occupant activity can be subdivided by referring to actual data recorded in video. Through this process, hundreds to thousands of samples of amplitude changes of CSI data can be obtained for each human activity.

(d) 활동 패턴 비교 및 분류(d) comparison and classification of activity patterns

활동 분류부(340)는 우선 학습부(342)를 통해 학습 모델(350)을 구축하기 위한 학습을 수행할 수 있다. 즉, 학습부(342)에서는 비교구간 즉, 활동 구간의 파형과 이미 알고 있는 활동 패턴의 파형을 소정의 알고리즘에 기반하여 기계학습을 수행할 수 있다. 그 기계학습을 통해 사람의 각 활동별로 CSI 데이터의 진폭 변화에 관한 기준 패턴이 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 기계학습은 SVM 알고리즘을 시용하여 수행될 수 있고, 이를 통해 SVM 모델이 구축될 수 있다(S50 단계).The activity classifying unit 340 may first perform learning to build the learning model 350 through the learning unit 342 . That is, the learning unit 342 may perform machine learning based on a predetermined algorithm on the waveform of the comparison period, that is, the activity period, and the waveform of the already known activity pattern. Through the machine learning, a reference pattern regarding the amplitude change of CSI data can be prepared for each human activity. In an exemplary embodiment, the machine learning may be performed using an SVM algorithm, and an SVM model may be built through this (step S50).

예시적인 실시예에서, SVM 학습 모델(350)을 구축함에 있어서, SVM 모델은 사용자가 모델을 훈련시키기 위해 특징(features)과 라벨(lables)을 입력할 필요가 있다. 이 경우 라벨은 카메라를 통해 촬영된 영상에 기록된 실측 자료로부터 분류될 수 있고, 특징은 입력 데이터(즉, 세그먼트된 활동 데이터)에서 추출될 수 있다. 예컨대, 세그먼트된 활동 데이터에서, 학습에 사용할 Sheheryar Arshad (2017)의 Wi-Chase 6가지 특징의 방법으로 분류할 수 있다. 즉, 세그먼트 화 된 활동 데이터에서, 제 1 데이터 패킷의 CSI 데이터는 Sbx1 차원 벡터인 Ha(s)로 표현될 수 있다. 여기서, Sb는 30개의 부반송파를 나타내고, s는 Na 개의 연속 데이터 패킷의 순서를 나타낸다. 학습에 사용된 CSI 진폭의 모든 부반송파에 존재하는 6 가지 특징적인 특징은 다음과 같다: (1) Hk의 평균, (2) Hk의 표준 편차, (3) Hk의 25 번째 백분위 수 (s), (4) Hk의 75 번째 백분위 수, (5) Hk의 최대값, 및 (6) Hk의 평균 절대 편차 . 단계 S40에서 확보된 CSI 데이터의 진폭 변화 샘플들 중 일부를 학습에 사용하고, 나머지를 학습모델의 정확도 테스트에 사용할 수 있다. SVM은 활동 데이터에 대한 예상 라벨을 보여주며, 따라서 모델 정확도를 결정함에 있어 SVM에서 발생하는 라벨을 실측 자료의 라벨과 비교할 수 있다. In an exemplary embodiment, in building the SVM learning model 350, the SVM model requires the user to input features and labels to train the model. In this case, the label may be classified from the actual data recorded in the image captured by the camera, and the feature may be extracted from the input data (ie, segmented activity data). For example, in segmented activity data, it can be classified using the method of Sheheryar Arshad (2017)'s 6 Wi-Chase features to be used for learning. That is, in the segmented activity data, the CSI data of the first data packet may be expressed as H a (s), which is an S b x 1-dimensional vector. Here, S b represents 30 subcarriers, and s represents the sequence of Na consecutive data packets. The six characteristic features present in all subcarriers of the CSI amplitude used for training are: (1) the mean of H k , (2) the standard deviation of H k , and (3) the 25th percentile of H k ( s), (4) the 75th percentile of H k , (5) the maximum value of H k , and (6) the mean absolute deviation of H k . Some of the amplitude change samples of the CSI data obtained in step S40 may be used for learning, and the rest may be used for an accuracy test of the learning model. The SVM shows the expected labels for the activity data, so the labels generated by the SVM can be compared with the labels of the ground truth data in determining model accuracy.

전체 샘플 데이터 각각에 대하여 그것의 특징과 라벨을 결정한 자료를 SVM 알고리즘에 기초하여 학습을 수행할 수 있다. 이런 학습 과정을 통해 사람의 활동에 관한 CSI 데이터의 진폭 변화 패턴에 관한 학습모델(350)이 구축되면, 그 학습 모델(350)을 이용하여 재실자(20)의 활동을 파악할 수 있다. 즉, CSI 데이터 처리부(330)는 단계 S10 내지 S40을 통해 정해진 비교 구간의 파형을 확보하여 활동 판단부(344)로 제공할 수 있다. 활동 판단부(344)는 그 비교구간의 파형을 학습 모델(350)에 입력으로 제공하여 재실자의 상태나 활동의 종류를 실시간으로 판별할 수 있다(S60 단계). 예시적인 실시예에서, 재실자(20)의 현재 활동의 종류는 입력으로 제공되는 비교구간의 파형과 학습에 의해 사전에 알고 있는 행동의 파형들 간에 파형 유사성을 비교하여 판별할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 비교대상인 두 신호의 진폭 파형의 패턴의 유사성을 알아보기 위해 SVM 기계학습 알고리즘을 사용할 수 있다. For each of the entire sample data, learning can be performed based on the SVM algorithm on the data whose characteristics and labels are determined. When the learning model 350 regarding the amplitude change pattern of CSI data regarding human activity is built through this learning process, the activity of the occupant 20 can be grasped using the learning model 350 . That is, the CSI data processing unit 330 may secure the waveform of the comparison section determined through steps S10 to S40 and provide it to the activity determination unit 344 . The activity determination unit 344 may provide the waveform of the comparison section as an input to the learning model 350 to determine the state of the occupant or the type of activity in real time (step S60). In an exemplary embodiment, the type of the current activity of the occupant 20 may be determined by comparing the waveform similarity between the waveform of the comparison section provided as an input and the waveforms of the behavior known in advance by learning. In an exemplary embodiment, the SVM machine learning algorithm may be used to find out the similarity of the patterns of amplitude waveforms of two signals to be compared.

이처럼, 시간대별 WiFi CSI 신호에서 재실자의 일상생활 활동으로 인해 발생한 진폭파형의 패턴을 추출하고, 그 추출된 CSI 데이터의 진폭파형 패턴을 기계학습된 모델(350)에 입력하여 기 학습된 일상생활 활동 별 CSI 데이터의 진폭파형의 기준패턴을 비교하는 것에 의해, 실내 재실자가 현재 어떤 활동을 하고 있는지 파악할 수 있다. 이는 실시간으로 수행될 수도 있다. 실험에 의하면, SVM 기반 학습모델(350)의 활동 인식의 정확도는 도 5의 (A) 환경에서는 94.38%의 정확도를 보였고, (B) 환경에서는 87.50%의 정확도를 보였다. As such, by extracting the amplitude waveform pattern generated by the occupant's daily life activities from the WiFi CSI signal for each time period, and inputting the amplitude waveform pattern of the extracted CSI data into the machine-learning model 350, the pre-learned daily life activity By comparing the reference pattern of the amplitude waveform of each CSI data, it is possible to grasp what kind of activity the indoor occupant is currently doing. This may be performed in real time. According to the experiment, the activity recognition accuracy of the SVM-based learning model 350 showed an accuracy of 94.38% in the (A) environment of FIG. 5 and 87.50% in the (B) environment.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 최종 결과물로 도출되는 일상생활 활동 패턴 정보를 활용하여 해당 재실자의 생활 패턴에 특화된 (customize) 주거공간 사용 프로파일을 제공할 수 있다. 그리고 그 도출된 재실자의 생활 패턴을 평가했을 때 비정상적인 활동이 발생한 경우(예를 들어, 시점-활동의 불일치, 기간-활동의 불일치, 빈도-활동의 불일치 등), 이를 해당 재실자에게 알려줌으로써 그 재실자의 삶의 질을 개선하는 데 활용할 수 있다. 나아가, 그 재실자가 고령자의 경우, 유관 기관에 알려 건강 상태 진단 정보에 활용할 수 있다.As described above, according to an exemplary embodiment of the present invention, it is possible to provide a customizable residential space use profile for the living pattern of the occupant by utilizing the daily life activity pattern information derived as a final result. And if abnormal activity occurs when the derived occupant's life pattern is evaluated (eg, time-activity mismatch, period-activity mismatch, frequency-activity mismatch, etc.), by notifying the occupant, the occupant can be used to improve the quality of life of Furthermore, if the occupant is an elderly person, it can be used for health condition diagnosis information by notifying the relevant institution.

이상에서 설명된 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 시스템(100)은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. The system 100 for recognizing an indoor occupant's daily life activities described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include

이상에서 설명된 본 발명에 실시예들에 따른 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법은 연산처리장치와 메모리 장치를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 그 소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The method for recognizing an indoor occupant's daily life activities according to the embodiments of the present invention described above may be implemented as software that can be executed by a computing device including an arithmetic processing unit and a memory device. The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which, independently or collectively, configures a processing device to operate as desired. The processing unit can be commanded. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

본 발명에 실시예들에 따른 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method for recognizing an indoor occupant's daily life activities according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

본 발명은 주거 공간 내의 건축 설비, 스마트 홈 등의 분야 외에도 간접적 센싱 방식을 활용한 인간 대상 데이터 수집 및 평가 등에 활용 가능하다.The present invention can be applied to human data collection and evaluation using an indirect sensing method in addition to fields such as construction equipment and smart home in a residential space.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Although the embodiments have been described with reference to the limited drawings as described above, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100: 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 시스템
110: AP 장치(WiFi 송신기) 120: WiFi 수신기
310: WiFi 무선수신부 320: CSI 데이터 수집부
330: CSI 데이터 처리부 340: 활동 분류부
350: 학습 모델
100: indoor occupant daily life activity recognition system
110: AP device (WiFi transmitter) 120: WiFi receiver
310: WiFi wireless receiver 320: CSI data collection unit
330: CSI data processing unit 340: activity classification unit
350: learning model

Claims (10)

실내 공간 내의 소정 위치에 각각 설치된 하나 이상의 와이파이(WiFi) 송신기와 하나 이상의 WiFi 수신기를 포함하는 WiFi 통신 시스템에 있어서, 컴퓨팅 장치에서 컴퓨터 프로그램의 실행을 통해 수행되는 방법으로서,
복수의 피험자들이 실내에서 복수 종류의 일상 생활 활동을 반복적으로 수행하는 동안에, 상기 WiFi 송신기와 상기 WiFi 수신기 간에 통신되는 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 신호를 수집하는 활동 데이터 수집 단계;
수집된 상기 CSI 신호에 포함된 고주파 노이즈를 제거하고, 상기 실내 공간에 있는 재실자의 활동에 관한 파형만을 추출하는 활동 데이터 전처리 단계;
추출된 CSI 신호 파형들의 다수의 부 반송파 신호들 중에서 재실자의 신체의 움직임을 반영하는 복수 개의 부 반송파 신호들을 선정하여 모두 중첩시킨 신호 파형 세트를 정규화하는 단계;
정규화된 부 반송파 신호 파형에서 패턴 변경 유무를 판별하기 위한 비교구간을 설정하는 단계;
상기 비교구간에 기반하여 재실자의 활동 종류별로 CSI 데이터의 진폭 변화 샘플을 추출하는 단계;
추출된 상기 CSI 데이터의 진폭 변화 샘플들을 각 진폭 변화 샘플에 대응하는 기지(旣知) 활동 패턴과 함께 소정의 알고리즘에 기반하여 기계 학습하여, 각 활동별 CSI 데이터의 진폭 변화에 관한 기준패턴인 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine: SVM) 학습모델을 구축하는 단계; 그리고
시간에 따라 실시간으로 수집되어 고주파 노이즈가 필터링된 WiFi CSI 신호에서 상기 비교구간의 상기 CSI 데이터의 진폭 파형의 패턴을 추출하여 상기 SVM 학습모델에 입력으로 제공하는 것을 통해, 상기 실내 공간 내에 있는 재실자의 현재의 활동 상태를 실시간으로 판별하는 활동 패턴 비교 단계를 포함하고,
상기 진폭 변화 샘플을 추출하는 단계에서 상기 재실자의 활동 종류는 비디오로 기록된 실측 자료를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법.
In the WiFi communication system including one or more WiFi transmitters and one or more WiFi receivers respectively installed at predetermined positions in an indoor space, a method performed by executing a computer program in a computing device, the method comprising:
An activity data collection step of collecting a channel state information (CSI) signal communicated between the WiFi transmitter and the WiFi receiver while a plurality of subjects repeatedly perform a plurality of types of daily living activities indoors;
an activity data pre-processing step of removing high-frequency noise included in the collected CSI signal and extracting only waveforms related to activities of occupants in the indoor space;
Normalizing a set of superimposed signal waveforms by selecting a plurality of sub-carrier signals reflecting the movement of the occupant's body from among a plurality of sub-carrier signals of the extracted CSI signal waveforms;
setting a comparison section for determining whether a pattern is changed in the normalized sub-carrier signal waveform;
extracting amplitude change samples of CSI data for each activity type of occupants based on the comparison section;
The extracted amplitude change samples of the CSI data are machine-learned based on a predetermined algorithm together with a known activity pattern corresponding to each amplitude change sample, and a reference pattern for the amplitude change of the CSI data for each activity is supported. Building a vector machine (Support Vector Machine: SVM) learning model; And
By extracting the amplitude waveform pattern of the CSI data in the comparison section from the WiFi CSI signal collected in real time and filtered with high-frequency noise over time and providing it as an input to the SVM learning model, Comprising an activity pattern comparison step to determine the current activity state in real time,
In the step of extracting the amplitude change sample, the activity type of the occupant is determined using actual measurement data recorded as a video.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 고주파 노이즈는 차단주파수가 2Hz 이하로 설정된 저역통과 필터를 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법.The method of claim 1, wherein the high-frequency noise is removed by using a low-pass filter with a cut-off frequency of 2 Hz or less. 제1항에 있어서, 상기 비교 구간은 상기 CSI 신호의 변화가 설정된 임계값보다 큰 구간으로 정해지는 것을 특징으로 하는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법.The method of claim 1, wherein the comparison section is defined as a section in which the change in the CSI signal is greater than a set threshold value. 제1항에 있어서, 상기 재실자의 현재의 활동 상태는 입력으로 제공되는 상기 비교구간의 상기 CSI 데이터의 진폭 파형과 상기 기계학습에 의해 사전에 알고 있는 재실자의 활동의 파형들 간에 파형 유사성을 비교하여 판별하는 것을 특징으로 하는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법. The method of claim 1, wherein the current activity state of the occupant is determined by comparing the waveform similarity between the amplitude waveform of the CSI data of the comparison section provided as an input and waveforms of the occupant's activity known in advance by the machine learning. A method for recognizing daily living activities of indoor occupants, characterized in that it is determined. 제1항에 있어서, 상기 비교구간을 설정하는 단계는 상기 CSI 신호의 변경(variance) 정도가 소정의 문턱값보다 더 큰 경우에는 재실자의 활동 신호구간으로 간주하고, 상기 문턱값보다 작으면 비활동 신호구간으로 간주하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법. The method of claim 1, wherein in the setting of the comparison period, if the degree of variation of the CSI signal is greater than a predetermined threshold, it is regarded as an active signal period of the occupant, and if it is less than the threshold, it is inactive. A method for recognizing daily life activities of indoor occupants, comprising the step of considering it as a signal section. 제1항에 있어서, 상기 SVM 학습모델을 구축하는 단계는 다수의 상기 정규화된 CSI 신호 파형들 각각에서 재실자의 활동에 따른 진폭 변화가 발생하는 다수의 샘플 데이터를 확보하는 단계; 확보된 상기 다수의 샘플 데이터 각각의 특징을 추출하는 단계; 확보된 상기 다수의 샘플 데이터 각각에 대응되는 카메라 촬영 영상에 의거하여 각 샘플 데이터의 라벨을 부여하는 단계; 및 확보된 각 샘플 데이터의 특징과 라벨 정보를 SVM 알고리즘에 기초하여 학습하여 상기 SVM 학습모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법.The method of claim 1 , wherein the building of the SVM learning model comprises: securing a plurality of sample data in which amplitude changes according to an occupant's activity occur in each of the plurality of normalized CSI signal waveforms; extracting features of each of the secured plurality of sample data; assigning a label to each sample data based on a camera-captured image corresponding to each of the secured sample data; and generating the SVM learning model by learning the secured characteristics and label information of each sample data based on the SVM algorithm. 제1항에 있어서, 상기 부 반송파 신호들의 정규화된 신호는 선정된 상기 부 반송파 신호들을 모두 중첩한 신호인 것을 특징으로 하는 실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법.The method of claim 1, wherein the normalized signal of the sub-carrier signals is a signal superimposed on all of the selected sub-carrier signals. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 '실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법'을 수행하기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 실행가능 프로그램.A computer-executable program stored in a computer-readable recording medium to perform the 'method of recognizing an indoor occupant's daily life activities' according to any one of claims 1 to 8. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 '실내 재실자의 일상생활 활동 인식 방법'을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium in which a computer-executable program for performing the 'method for recognizing an indoor occupant's daily life activities' according to any one of claims 1 to 8 is recorded.
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