摘要：随着物联网时代的来临，无线技术迅猛发展，人们的感知方式也在悄然发生变化，感知方式由传感器感知逐渐变成非传感器感知（无线传感器感知）。WIFI(无线网络）遍布人们的生活中，不仅可以传输数据可以感知环境。WIFI 信号实际上是一种无线电波，它可以在环境中折叠反射，从而可以实现环境感知的功能。位于网络协议物理层的 CSI，在 2009 年加入 802.1 协议中，从此 CSI 逐渐开始进入人们的视线，CSI 相比于 RSSI，数据更丰富，人们可以基于对 CSI 的分析，实现更高精度的环境感知，但是 CSI 数据的收集并不方便，同时对实验环境的要求较高，缺乏关于 CSI 的高质量数据集。

所以在本系统中，降低了 CSI 收集的难度，无需安装特定网卡和天线和搭建多台设备，仅仅使用一台路由器和一台安装了本系统的电脑，实现 WIFI 设备的复用，让 WIFI 设备实现 CSI 数据的收集和存储，同时使用 MATLAB 对 CSI 进行简单的分析。系统的设计与实现包含需求分析，功能说明，系统实现，系统测试四部分内容。

系统主要分为三个功能：收集 CSI 信息，分析 CSI 信息，存储 CSI 信息。收集功能使用带三根天线的华硕RT-AC86U 路由器，添加驱动和脚本后实现自动采集 CSI。存储 CSI 使用 mysql 数据库存储。分析功能，使用 MATLAB2019a 绘制 csi 的子载波的幅度和相位图像。测试使用了单元测试、功能测试、性能测试，分别站在开发者和使用者两个角度测试了本系统。缺陷和不足，本系统是一个存储、收集和分析 CSI 的系统，分析可以生成 CSI 的图像，但还没有涉及机器学习的内容，所以没办法实现自动判决室内人员情况，这部分的工作会在之后的学习中进行完善。

 

关键词：WIFI；环境感知；CSI

 

 

目录

摘要

Abstract

第 1 章 绪 论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本课题的研究应用方向 3

1.4论文的结构 4

第 2 章 预备知识及原理说明 5

2.1CSI 数据 5

2.1.1CSI 数据的概念 5

2.1.2CSI 数据与 RSSI 数据 5

2.2CSI 数据收集 7

2.3CSI 数据分析 9

2.3.1CSI 的数据预处理 10

2.3.2CSI 信号特征值的提取与建模 12

2.4本章小结 13

第 3 章 路由器 CSI 数据系统分析 14

3.1系统需求分析 14

3.2功能说明 15

3.2.1CSI 数据收集 15

3.2.2CSI 数据分析 15

3.2.3CSI 存储管理 15

3.2.4系统设置 15

第 4 章 路由器 CSI 信息采集存储分析系统设计 16

4.1系统总体设计 16

4.1.1系统的工作流程 16

4.1.2系统的功能模块 17

4.2系统详细设计 17

4.2.1系统关键函数与类 18

4.2.2系统重要数据结构 20

4.2.3系统重要模块详细设计 21

第 5 章 路由器 CSI 信息收集存储分析系统实现 24

5.1开发语言与开发平台 24

5.1.1Ubuntu18.04 24

5.1.2PyCharm python3.7 24

5.1.3MATLAB 2019a 24

5.2具体功能模块的实现 25

5.2.1数据收集模块 25

5.2.2数据存储模块 25

5.2.3数据分析模块 26

5.2.4综合管理模块 27

第 6 章 路由器 CSI 数据系统测试与运行 28

6.1路由器 CSI 数据系统的测试 28

6.1.1单元测试 28

6.1.2功能测试 28

6.1.3系统综合测试 28

6.2系统运行 29

第 7 章 总 结 32

致 谢 33

参考文献 34