[發(fā)明專利]一種基于支持向量機(jī)的墻體參數(shù)預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910330929.3
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110133645B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周圣;張華美;張業(yè)榮
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G06F30/23
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

1.一種基于支持向量機(jī)的墻體參數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、天線設(shè)置步驟：在墻體的同側(cè)水平放置發(fā)射天線與接收天線，發(fā)射天線采用高斯調(diào)制脈沖波形向墻體投射；

步驟二、仿真采樣步驟：利用基于時域有限差分法的電磁仿真軟件進(jìn)行仿真，設(shè)置一組用于采樣的墻體參數(shù)，利用接收天線接收回波信號，收集不同墻體參數(shù)下的回波數(shù)據(jù)，保存墻體參數(shù)與對應(yīng)的回波數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本；

步驟三、特征值提取步驟：回波信號中能量占比最大的是直達(dá)波、前墻回波、后墻回波，有目標(biāo)存在的情況下還有目標(biāo)的散射回波，其中，提取的特征信息包括前墻回波信號與后墻回波信號的最大幅值以及對應(yīng)的時刻，記作(A1，t1，A2，t2)；A1表示前墻回波信號的最大幅值，t1表示前墻回波信號的最大幅值對應(yīng)的時刻，A2表示后墻回波信號的最大幅值，t2表示后墻回波信號的最大幅值對應(yīng)的時刻；

步驟四、回歸模型訓(xùn)練步驟：根據(jù)步驟三所提取的特征信息，利用支持向量機(jī)SVM進(jìn)行訓(xùn)練，生成回歸模型；其中，利用僅受介電常數(shù)影響的前墻回波信號的最大幅值A(chǔ)1去訓(xùn)練預(yù)測介電常數(shù)回歸模型；利用介電常數(shù)與對應(yīng)的兩墻面回波的時間差(t2-t1)訓(xùn)練預(yù)測墻體厚度回歸模型；利用特征信息(A1，t1，A2，t2)訓(xùn)練預(yù)測墻體電導(dǎo)率回歸模型；

步驟五、參數(shù)尋優(yōu)步驟：利用改進(jìn)的網(wǎng)格搜索法選擇支持向量機(jī)SVM中最優(yōu)的懲罰參數(shù)C和RBF核函數(shù)中的參數(shù)r，根據(jù)這組最優(yōu)的參數(shù)組合訓(xùn)練出最優(yōu)回歸模型；

步驟六、未知墻體參數(shù)預(yù)測步驟：在未知墻體的同側(cè)水平放置發(fā)射天線與接收天線，發(fā)射天線采用高斯調(diào)制脈沖波形向墻體投射，利用接收天線收集兩組以上未知墻體參數(shù)得到接收信號，保存未知墻體參數(shù)與對應(yīng)的回波數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)；利用步驟五得到的最優(yōu)回歸模型對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，從而預(yù)測出未知墻體參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于支持向量機(jī)的墻體參數(shù)預(yù)測方法，其特征在于：步驟三中接收天線接收信號在時間上的前三個回波分別來自直達(dá)波、前墻回波和后墻回波，接收機(jī)接收信號Z(t)為：

其中，y_s(t)、y_f(t)、y_r(t)分別是直達(dá)波回波信號、前墻回波信號及后墻回波信號，y_p(t)是第p個目標(biāo)的散射波，P表示目標(biāo)個數(shù)，n(t)表示加性高斯噪聲。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于支持向量機(jī)的墻體參數(shù)預(yù)測方法，其特征在于：步驟四中介電常數(shù)回歸模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)：{ε_l，A_1l}；

墻體厚度回歸模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)：{d_l，(ε_1l，t_2l-t_1l)}；

墻體電導(dǎo)率回歸模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)：{σ_l，(A_1l，t_1l，A_2l，t_2l)}；

其中，ε_l、d_l、σ_il對應(yīng)于墻體的介電常數(shù)、厚度與電導(dǎo)率，l表示第幾個樣本。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于支持向量機(jī)的墻體參數(shù)預(yù)測方法，其特征在于：步驟五中RBF核函數(shù)：K(x_i，y_j)＝exp(-r||x_i-y_j||²)，x_i表示第i個支持向量，y_j表示第j個輸入訓(xùn)練樣本，r表示核參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于支持向量機(jī)的墻體參數(shù)預(yù)測方法，其特征在于：步驟六中對未知墻體進(jìn)行預(yù)測時，先是通過步驟三提取出特征信息，再利用提取的前墻回波最大波幅結(jié)合介電常數(shù)的回歸模型預(yù)測出其介電常數(shù)；將預(yù)測的介電常數(shù)與對應(yīng)的時間差代入預(yù)測墻體厚度的回歸模型預(yù)測出其厚度；預(yù)測墻體電導(dǎo)率時直接將四個特征信息代入訓(xùn)練好的預(yù)測電導(dǎo)率的模型中從而得到其電導(dǎo)率。