技术摘要：
本发明一种基于WiFi手势识别的智能家居管理系统，包括WiFi发射模块、信道模块、WiFi接收模块、手势识别模块以及家居控制模块；所述WiFi发射模块包括WiFi发射器和WiFi信号；所述信道模块包括室内环境调制及手势调制；所述WiFi接收模块包括WiFi信号接收机、滤波电路及放  全部
背景技术：
WiFi信号作为工作在2.4GHz和5.8GHz频段的无线电波。由于其频率高、波长小以 及带宽足等特点，在大量数据传播过程中极为适用，因此在短距离无线通信领域得到广泛 应用。同时伴随着模式识别及人机交互技术发展，WiFi信号在识别方面强大能力被逐渐挖 掘出来。 手势识别是计算机科学和语言技术中的一个主题，目的是通过数学算法来识别人 类手势。手势可以源自任何身体运动或状态，但通常源自面部或手。可以被视为计算机理解 人体语言的方式，从而在机器和人之间搭建比原始文本用户界面更丰富的桥梁。最初的手 势识别主要是利用机器设备，直接检测手胳膊各关节的角度和空间位置。这些设备多是通 过有线技术将计算机系统与用户相互连接，使用户的手势信息完整无误地传送至识别系统 中，其典型设备如数据手套等。其后，光学标记方法取代了数据手套将光学标记戴在人手 上，通过红外线可将人手位置和手指的变化传送到系统屏幕上。目前的手势识别技术主流 方法为手势图像识别。手势识别技术的实现首先需要进行手势分割，作为手势识别过程中 关键的一步，手势分割的效果直接影响到下一步手势分析及最终的手势识别。目前最常用 的手势分割法主要包括基于单目视觉的手势分割和基于立体视觉的手势分割。完成手势分 割后是完成手势识别系统的关键技术，手势分析。通过手势分析，可获得手势的形状特征或 运动轨迹。手势的形状和运动轨迹是动态手势识别中的重要特征，与手势所表达意义有直 接的关系。最后需要将完成分析后的手势进行识别，识别方法是将模型参数空间里的轨迹 (或点)分类到该空间里某个子集的过程，其包括静态手势识别和动态手势识别。 当WiFi穿过变化的手势时，信号的幅度、相位及功率等传输特性会受到一定的影 响，而这种影响是基于动态手势的移动特征产生的。这表示WiFi信号受到某种意义上的手 势所调制，经调制后的信号包含了其所穿过的手势的移动特征信息。通过一定手段将这一 信息解调出来便能够实现手势的识别。 2016年4月第一摩码设施设备维护(北京)有限公司提出一种WiFi智能手势感应器 (CN205193495U)；2016年7月海星客企业发展(上海)有限公司，提出基于WiFi的手势开锁装 置及其控制方法(CN105809787A)，从而实现了利用WiFi信号进行手势识别这一技术的实际 应用；2016年8月鹤壁国立光电科技股份有限公司，提出一种可调光LED智能无线控制器 (CN205546080U)，将WiFi手势识别技术的应用由简单的开关控制提升为同一参数多选项控 制；2019年1月中国科学技术大学苏州研究院，提出一种基于WiFi的手势控制人机交互系统 (CN105807935B)。 手势识别系统的建立由于信号采集过程中存在一定背景噪声，如非目标物体干扰 等，必须通过数据预处理，对信号进行平滑、锐化以及二值化处理用以提取出更为明显的手 3 CN 111596564 A 说　明　书 2/6 页 势调制信号；麻省理工学院的Wi-Vi系统为了抵消来自墙壁的巨大反射分量，首先在无移动 目标的条件下对整个系统信道进行估计，然后使用建立好的信道模型对有移动目标条件下 的接收短信号进行干扰消除，从而消除墙壁反射分量。 智能家居又称智能住宅，是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、智能云端控 制、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关 的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健 康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现 “以人为本”的全新家居生活体验。现今智能家居控制系统的控制方式主要包括语音控制及 手机控制。可以做到室内及远程便捷控制。 对于智能家居控制系统，如何快速，准确获得控制指令并对该指令进行有效应答 是一直以来需要提高的性能。而如何较为简单的扩展家居种类也是需要研究的一项课题。 本发明采用室内WiFi作为载波信号对手势信号进行指令传输，从而可以较为便捷的获得家 具控制指令。同时，基于WiFi的手势识别与其他识别技术相比成本更低、准确性更高并且保 密性更好。
技术实现要素：
本发明主要目的为利用室内WiFi信号对室内移动人员的手势进行识别，利用相关 手势对相应的家居进行适当调整，从而提供一种高速、低能耗而且控制精准的基于WiFi手 势识别的智能家居管理系统。 本发明是这样实现的： 一种基于WiFi手势识别的智能家居管理系统，其特征是，包括WiFi发射模块、信道 模块、WiFi接收模块、手势识别模块以及家居控制模块；所述WiFi发射模块包括WiFi发射器 和WiFi信号；所述信道模块包括室内环境调制及手势调制；所述WiFi接收模块包括WiFi信 号接收机、滤波电路及放大电路、信号采集模块；所述手势识别模块包括信号剪切、信号拼 接、时频分析算法、线谱提取技术、动态时间规整，特征识别，所述家居控制模块包括指令传 输和相应方式控制。 本发明还包括这样一些特征： 所述指令传输包括：用于判断家居控制开始和结束的相应手势判别及开启和关闭 家居控制指令传达；用于判断所需控制的家居的手势组识别及于该手势组对应的家居管理 指令传达； 所述相应方式控制包括直接控制开关方式、直接控制占空比方式以及WiFi遥控方 式； 所述WiFi信号基于802.11a协议； 其所述WiFi发射器使用室内无线路由器；WiFi信号接收机采用射频信号接收模块 对WiFi信号进行采集，并通过高频高功放信号调理硬件滤波电路及放大电路,电路对信号 进行调理，从而获得高信噪比信号；将包含手势特征并已完成硬件调理的WiFi信号进行采 集传输到手势识别模块中，所述手势识别模块包括信号剪切与信号拼接、时频分析算法、线 谱提取与特征识别；家居控制模块用于对家居进行分区域控制； 所述手势调制包括起始手势、终止手势以及数据手势。 4 CN 111596564 A 说　明　书 3/6 页 本发明有益效果： 采用室内WiFi在不影响网络连接的情况下进行手势识别及后续技术操作，成本较 低且便于装设，无需另外开发信号发射系统； 信号预处理过程中采用背景噪声消除手段，有效的降低了环境噪声对手势信号的 干扰，提高手势识别准确率； 对房间、家居以及家居可调整参数进行编号，通过手势组来进行控制。通过多位数 组的排列，替代一种手势表明一种参数的调整，可以有效避免手势的大量学习所占用的资 源； 利用手势来进行家居控制与智能音箱的语音控制模式相比，保密性更好，准确率 更高而且不存在语音控制中因为音节或字的缺失而无法判别的情况发生； 手势组需要起始手势与结束手势来支持，可以有效避免室内人员正常活动过程中 所发生的误触情况，稳定性更高。 附图说明 图1为本发明系统结构示意图； 图2为WiFi信号结构图； 图3为手势识别模型对比模块结构示意图； 图4为控制系统结构示意图； 图5为动态时间规整算法模拟图。