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专利号: 202210992584X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单AP室内入侵目标检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1.对CSI数据进行预处理,包括滤波去噪以及相位矫正;

步骤2.基于步骤1预处理得到的CSI数据,利用超分辨率谱估计MIN‑NORM方法实现各条路径的TOA的估计,进一步得到WiFi信道的超分辨率CIR估计;

将利用上述CIR估计方法得到的实时CIR估计结果与静态路径CIR0相比较,从实时CIR估计结果中分离出动态路径,基于动态路径的TOA的估计确定目标位置椭圆;

步骤3.以接收端为端点,以天线阵列的法线为参考,得到动态路径的到达角AOA的估计值θ,锁定目标方向,由AOA确定的方向与目标位置椭圆形成的交点即入侵目标位置;

所述步骤2中CIR估计过程如下:

经步骤1预处理得到的CSI数据为WiFi工作频段内20MHz带宽范围内的30个子载波对应的H(fm),即:其中,H(fm)表示第m个子载波的频率响应;

|H(fm)|为第m个子载波的幅度,θm为第m个子载波的相位,m=1,2,3…30;

利用信道频率响应H(fm)实现室内信道的CIR估计,估计过程如下:步骤2.1.1.对步骤1预处理后的CSI数据进行分段,将CSI数据分成长度为13的18个子段Xi;其中,Xi表示划分后的第i个子段,i=1,2,……18;

步骤2.1.2.通过18次累加平均得到CSI数据的自相关矩阵的估计值步骤2.1.3.对自相关矩阵的估计值进行奇异值分解,计算过程如下:其中,U为特征向量,∑为特征值从大到小排列的对角阵;

步骤2.1.4.将特征向量U划分成信号子空间US和噪声子空间UN;

步骤2.1.5.计算噪声子空间UN的最小范数向量Umin;根据信号子空间US和噪声子空间UN的最小范数向量Umin的正交性伪谱P(τ),P(τ)的表达式如下:j2πΔf·τ j2π(L‑1)Δf·τ T

其中,a(τ)=[1e …e ];

Δf表示频域采样间隔,L表示信号传输路径的数量;

步骤2.1.6.通过对伪谱P(τ)的峰值搜索,得到各条路径的TOA估计;

进一步通过非线性最小二乘法得到信道CIR的幅值,即各路径的到达强度估计结果;

所述步骤2.1.1中,将30维的CSI数据分成长度为13的子段,总共得到18个子段;

分段结果如下:

其中,Xi表示划分后的第i个子段,i=1,2,……18。

2.根据权利要求1所述的单AP室内入侵目标检测方法,其特征在于,所述步骤2中,动态路径的分离过程如下:步骤2.2.1.记录静态路径为CIR0;

步骤2.2.2.定时采集CSI数据,得到实时CIR估计结果CIRd;

步骤2.2.3.判断静态路径CIR0和实时CIR估计结果CIRd的维数是否相同,若相同,则无目标入侵;若不同,则有目标入侵,并转到步骤2.2.4;

步骤2.2.4.根据实时CIR估计结果CIRd与CIR0相比的变化情况,鉴别出动态路径;

步骤2.2.5.根据动态路径确定目标位置椭圆,具体为:根据动态路径的到达时间确定目标反射路径d=d1+d2所对应的路径,将目标定位在由接收端和发射端作为焦点,以及由目标反射路径d所确定的椭圆圆周上。

3.根据权利要求2所述的单AP室内入侵目标检测方法,其特征在于,所述步骤2.2.1和步骤2.2.2中,静态路径CIR0以及实时CIR估计结果,均利用步骤2.1.1至步骤2.1.6中的CIR估计方法计算得到。

4.根据权利要求1所述的单AP室内入侵目标检测方法,其特征在于,所述步骤1中,滤波去噪的过程为:首先利用Hampel滤波方法剔除CSI数据中的异常值;

然后采用sym8小波对信号进行五层分解,并对细节系数选用启发式阈值heursure和软阈值s模式,根据每一层小波分解的噪声水平估计自适应调整,得到滤波后的CSI数据。

5.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有可执行代码,其特征在于,所述处理器执行所述可执行代码时,用于实现权利要求1至4任一项所述的单AP室内入侵目标检测方法。

6.一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,其特征在于,当该程序被处理器执行时,用于实现权利要求1至4任一项所述的单AP室内入侵目标检测方法。