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量进行一一映射，通过映射关系我们便能从状态量中得知当前环境的情况，也就是说要实现从状态量得知当前环境情况我们还要建立一个映射数据库，将具体环境情况同相应的状态量的映射存入数据库中去，这种唯一表征环境状态的数据库我们可以称之为指纹数据库。
由于我们要实现的是室内监控功能，也就是我们的目标是检测到当前室内是否有入侵者，从这个角度上看，我们用以进行映射的环境因素可限制为房间的某个位置有个人，就是在建立数据库过程中，我们找一个普通身高的人站在各个位置，然后发射无线电波，在接收端接收，并将该状态量记录下来，和环境中人的位置进行一一映射，到时候在系统工作时，将检测到的状态量和指纹数据库中的状态量进行比对，若相似度达到某个值，说明某位置很可能有个人，之所以这样采集是因为可能还有小猫小狗在室内活动，未排除检测误差，我们就采取直接将人站在某位置的信息存入数据库.
指纹数据库建立的具体过程如下：针对参考点j，假设我们收集到了M组CSI值，而每组CSI又包含s个值。考虑到信号在传输过程中存在衰落，导致不同子信道的CSI值可能不同，但由于在室内环境中，OFDM中各子信道是相互独立的，互不干扰，又因为各子信道同时产生衰落的概率很小，为了减少因信号衰落产生的误差，我们决定对每组CSI值进行平均加权处理，CSI平均加权的方式由下式给出：
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(??)
????
??????
=? ? ???? ??∈ ??,??,…,?? ??????
??=??
??
其中，????代表第k个子信道的频率，??0为中心频率，|????|是第k个子信道的振幅，S则是子信道的个数。通过对每组CSI值做平均加权处理，我们可以得出这个参考点某个组的CSI记录值，即
H=
1 2 (??)[???,???,…,???]
在本次设计中我们只需要一组CSI记录值，因此我们还需再做一次平均处理，由下式所示：
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E R =? ????
????=1??
由此我们对房间内的n多个参考点进行CSI采样并且对其进行平均加权处理后得出的CSI记录值E(R)可为指纹数据库中的存储值，这样指纹数据库就建成了。
第三章 人体识别匹配算法
之前我们建立数据库属于离线训练阶段，将人体在室内的不同位置的无线电波状态量存入指纹数据库，并为环境特征和CSI状态量建立映射关系，接下来的工作便是在线匹配阶段，就是采集测试环境中的多组CSI值，并对每组CSI进行平均加权处
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理和对多组CSI进行平均处理后得出E’(R)，究竟此时的E’(R)是否表征有没有入侵者活动，还需要同指纹数据库中的各种E(R)一一进行比对才能知晓，然而我们之前采集的数据库并没有包含房间内所有空间的特征信息，因为空间是连续的，我们不可能将所有空间的特征值都存入数据库，我们只能尽可能多的采集各个空间的离散值，因此在比对的过程中做到完全匹配的机率非常小，我们只能通过相似度来刻画是否匹配成功，如果相似度达到某个阈值时就确定匹配成功。
因此在数据的匹配阶段，我们还需要采用匹配算法来确定两者之间的相似度大小，经过查找和选择，我们最后决定使用余弦相似度匹配算法。
3.1余弦相似度匹配算法
余弦相似性是通过测量两个向量内积空间的夹角的余弦值来判定两个向量之间的相似程度。余弦值越接近1，其夹角越接近0，表示两个向量越相似，如下图
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余弦相似性
两个向量间的余弦值可以根据欧几里得点积和量级公式推导（推导略过），上图是三维的向量余弦，我们将其扩展到多维举例如下：
假设采集到的CSI值为m维X相量，数据库中某个CSI特征值为m维Y相量：
??1 ，??2，…，???? ??1，??2，…，????
则，它们之间的余弦距离可以用它们之间夹角的余弦值来表示：
cos??=
??1??1+??2??2+?+????????
2222 ??22 ??1+??2+?+?????1+??2+?+????
当算出的cosθ大于0.9时（在这里，我们设阈值为0.9），则匹配成功，否则匹配失败，继续和数据库中的下一个特征值进行匹配，若和数据库中所有特征值匹配都失败的话，我们则确定当前环境下没有入侵者在活动。
第四章 总结
最后，我们对基于无线感知的室内监控总体过程进行一次总结。
首先，应准备检测所需的硬件设备，即一台wifi路由器和
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装有Inter5300网卡的电脑，并在上面安装相应微驱动程序和软件用以接受CSI记录值，并建立数据库来存放特征指纹信息。此系统工作过程分为两步，第一步是离线训练阶段，也就是指纹数据库的建立阶段，在这个过程中我们将房间各个位置站立人时的CSI值经过一系列处理存入数据库，作为当前环境若有入侵者时的特征值，第二步才是对测试环境扫描，即在线匹配阶段，电脑接收经过测试环境的CSI记录值，并对其进行相应处理，采取余弦相似度匹配算法将它和数据库中的记录值进行一一匹配，若有一个匹配成功，则说明有入侵者人进入，若数据库中所有记录值都不与采集值匹配，则说明当前测试环境下没有入侵者在活动。
附录
参考资料 [1]基于贝叶斯过滤法的ＣＳＩ室内定位方法[朱 荣，白光伟，沈 航，曹 磊 ]计算机工程与设计 2015.3 [2]基于信道状态信息的WiFi环境感知技术 [朱海，肖甫，孙力娟，谢晓辉，王汝传]南京邮电大学学报
[3]Wi-Fi雷达：从RSSI到CSI[杨 铮 刘云浩]
中国计算机协会通讯 2014.11
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