本書介紹了無線感知技術(shù)，包括基本理論、關(guān)鍵技術(shù)和案例應(yīng)用。以WiFi感知技術(shù)為例，首先探討了其基礎(chǔ)理論，然后介紹了數(shù)據(jù)采集、實驗環(huán)境搭建和數(shù)據(jù)可視化的步驟。同時，討論了信號處理技術(shù)，包括信號去噪、轉(zhuǎn)換和提取等。進(jìn)一步分析了五種無線感知理論模型，如空間統(tǒng)計模型、菲涅爾區(qū)模型等，并探討了機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)在無線感知中的應(yīng)用原理。
第1章 概論 001
1.1 無線感知技術(shù)的定義 002
1.2 無線感知分類 003
1.2.1 WiFi 感知 003
1.2.2 毫米波雷達(dá)感知 004
1.2.3 藍(lán)牙感知 005
1.2.4 RFID 感知 008
1.2.5 超聲波感知 009
1.2.6 感知技術(shù)優(yōu)缺點比較 011
1.3 無線感知相關(guān)基礎(chǔ)理論 012
1.3.1 無線感知目標(biāo)檢測理論 012
1.3.2 無線感知目標(biāo)定位理論 015
1.3.3 無線感知目標(biāo)成像理論 020
本章小結(jié) 023
第2章 無線感知技術(shù)基礎(chǔ) 024
2.1 電磁波與無線電波 025
2.2 天線 025
2.2.1 天線的概述 026
2.2.2 天線的分類 026
2.3 信號與信道 027
2.3.1 信道的概念 028
2.3.2 模擬信號和數(shù)字信號 029
2.3.3 時域和頻域 030
2.3.4 信號傳輸與信號特征 030
2.4 傳播原理 031
2.4.1 基本傳播機(jī)制 032
2.4.2 無線信道衰落 032
2.4.3 室內(nèi)無線信道衰減模型 035
2.4.4 WiFi 信號的傳播模型 036
2.5 正交頻分復(fù)用(OFDM) 038
2.5.1 OFDM 的原理 038
2.5.2 OFDM 調(diào)制與解調(diào) 039
2.5.3 OFDM 的實現(xiàn)過程 040
2.5.4 OFDM 的保護(hù)間隔 042
2.6 多輸入多輸出(MIMO) 043
本章小結(jié) 044
第3章 WiFi CSI 信號采集 045
3.1 CSI 的介紹 046
3.1.1 CSI 的概述 046
3.1.2 信道沖擊響應(yīng)(CIR) 047
3.1.3 信道頻率響應(yīng)(CFR) 048
3.1.4 信道狀態(tài)信息(CSI) 048
3.1.5 CSI 的應(yīng)用領(lǐng)域 049
3.2 不同的CSI 采集工具 050
3.2.1 Linux 802.11 WiFi CSI Tool 050
3.2.2 Atheros CSI Tool 051
3.2.3 Nexmon CSI Extractor 052
3.2.4 ESP32 CSI Toolkit 052
3.2.5 PicoScenes 053
3.3 Linux 802.11 WiFi CSI Tool 環(huán)境搭建 053
3.3.1 軟硬件環(huán)境 054
3.3.2 安裝過程 054
3.3.3 利用create_ap 收數(shù) 058
3.3.4 Mointer 采集模式 058
3.4 CSI 數(shù)據(jù)解析 062
3.4.1 CSI 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析 062
3.4.2 CSI 的數(shù)據(jù)可視化 067
本章小結(jié) 072
第4章 無線感知信號處理與分析 073
4.1 相位偏移消除 074
4.2 移除離群點 075
4.2.1 Hampel 濾波器 075
4.2.2 小波去噪 077
4.2.3 巴特沃斯濾波器 080
4.3 信號轉(zhuǎn)換 083
4.3.1 傅里葉變換 083
4.3.2 短時傅里葉變換 086
4.4 信號提取 090
4.4.1 過濾和閾值 090
4.4.2 信號壓縮 090
本章小結(jié) 096
第5章 無線感知理論模型 098
5.1 空間統(tǒng)計模型 099
5.2 菲涅爾區(qū)模型 104
5.3 同心圓模型 109
5.4 感知范圍模型 111
5.5 CSI 商模型 117
本章小結(jié) 120
第6章 機(jī)器學(xué)習(xí)在無線感知中的應(yīng)用 121
6.1 機(jī)器學(xué)習(xí)概述 122
6.2 決策樹 124
6.2.1 決策樹定義 124
6.2.2 決策樹的步驟與構(gòu)建 125
6.2.3 屬性選擇度量 126
6.2.4 決策樹剪枝 129
6.2.5 隨機(jī)森林 130
6.2.6 應(yīng)用舉例 132
6.3 貝葉斯算法 133
6.3.1 貝葉斯決策理論 133
6.3.2 樸素貝葉斯 135
6.3.3 樸素貝葉斯法的參數(shù)估計 136
6.3.4 樸素貝葉斯方法 136
6.3.5 應(yīng)用舉例 138
6.4 支持向量機(jī) 139
6.4.1 支持向量機(jī)的算法原理 140
6.4.2 軟間隔 142
6.4.3 核技巧 143
6.4.4 應(yīng)用舉例 144
6.5 KNN 算法 146
6.5.1 KNN 算法原理 146
6.5.2 三個基本要素 147
6.5.3 KD 樹 150
6.5.4 K-近鄰算法的優(yōu)缺點 151
6.5.5 應(yīng)用舉例 152
本章小結(jié) 152
第7章 深度學(xué)習(xí)在無線感知中的應(yīng)用 154
7.1 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN) 155
7.1.1 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 155
7.1.2 運行機(jī)制 158
7.1.3 應(yīng)用舉例 159
7.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN) 160
7.2.1 完整的CNN 結(jié)構(gòu) 161
7.2.2 卷積-感受野 164
7.2.3 反向傳播 164
7.2.4 應(yīng)用舉例 165
7.3 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN) 168
7.3.1 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理 169
7.3.2 前向傳播和反向傳播 170
7.3.3 長短時記憶網(wǎng)絡(luò) 173
7.3.4 應(yīng)用舉例 176
本章小結(jié) 177
第8章 無線感知技術(shù)設(shè)計實例 179
8.1 人體行為感知系統(tǒng)設(shè)計 180
8.1.1 實例概述 180
8.1.2 系統(tǒng)方案 180
8.1.3 關(guān)鍵技術(shù) 181
8.1.4 實驗結(jié)果分析 200
8.2 夜間健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計 212
8.2.1 實例概述 212
8.2.2 系統(tǒng)方案 212
8.2.3 關(guān)鍵技術(shù) 213
8.2.4 實驗結(jié)果分析 237
本章小結(jié) 246
第9章 無線感知技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展趨勢 247
9.1 面臨的挑戰(zhàn) 248
9.1.1 隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn) 248
9.1.2 無線感知和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的共存挑戰(zhàn) 249
9.1.3 實時性要求和資源限制挑戰(zhàn) 251
9.1.4 能量效率和功耗管理挑戰(zhàn) 252
9.1.5 大規(guī)模部署和管理挑戰(zhàn) 253
9.2 未來發(fā)展趨勢 254
9.2.1 多模態(tài)感知和融合技術(shù) 254
9.2.2 邊緣計算和云計算的結(jié)合 256
9.2.3 自主感知和智能決策 258
9.2.4 新興應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用 259
9.2.5 通信感知一體化 260
本章小結(jié) 271
參考文獻(xiàn) 272
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