[發明專利]一種基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法及系統

有效

• 申請號: 201911088665.1
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110927666B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 陳麗麗;陳凱;韓典賀;房鼎益;陳曉江;陳峰;王安文;徐丹
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

1.一種基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：采用輪詢的方式切換信號的接收模式接收信號，得到第一模式信號、第二模式信號和第三模式信號；

步驟2：對當前時間段的任一模式信號進行采樣、低通濾波和幅值化處理得到幅度序列A，對A進行分段獲得Q個目標窗口，然后對包含Q個目標窗口的序列A中進行自相關和傅里葉變換后得到序列F，選取F每個目標窗口的最大峰值頻率得到峰值頻率集合表示第q個目標窗口的最大峰值頻率q∈[1,Q]且Q為正整數；

步驟3：將與目標存在閾值δ進行比較；

若則當前時間段內在當前接收模式下檢測到活動目標，將/存入存在目標的峰值頻率集合/判斷當前/中元素的個數，若個數大于等于4則執行步驟4，否則令q＝q+1返回執行步驟3；

若當前時間段內在當前接收模式下沒有檢測到活動目標，切換至其他接收模式下的信號，返回執行步驟2；

步驟4：根據步驟3得到的計算當前目標窗口時目標所在位置，按照步驟4.1到4.3執行：

步驟4.1：根據式Ⅰ建立當前目標窗口的目標定位模型；

其中，L表示發送端Tx與接收端Rx之間連線的長度，λ表示LoRa信號的波長，v表示目標的運動速度，d_m表示第m個目標窗口時目標與L的垂線，θ_Rm表示第m個目標窗口時目標反射到Rx的連線與目標運動方向的夾角，θ_Tm表示第m個目標窗口時Tx到目標的連線與目標運動方向的夾角，θ_0m表示第m個目標窗口時目標運動方向與d_m的夾角，表示/中第m個目標窗口的最大峰值頻率，m∈[1,M]且M≥4；

步驟4.2：根據式Ⅰ獲取第(m+1)、(m+2)、...、(m+i)、...和(m+I)共I個目標窗口對應的目標定位模型，其中，i∈[1,I]且I≥3，將當前目標窗口的目標定位模型與當前目標窗口后的I個目標窗口對應的目標定位模型聯立，再根據式II獲得θ_T(m+i)與θ_Tm、d_m+i與d_m和θ_R(m+i)與θ_Rm的關系，然后通過粒子群算法和全局最優搜索算法對聯立的目標定位模型進行求解，得到d_m、v、θ_Tm、θ_Rm和θ_0m；

其中，Δθ_T和Δθ_R表示夾角變化增量；

步驟4.3：根據d_m、v、θ_Tm、θ_Rm和θ_0m獲得當前目標窗口時目標所在位置。

2.如權利要求1所述的基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法，其特征在于，步驟2中幅值化處理為：

對濾波后的信號求模，然后將求模后的信號劃分為等長窗口，對每個窗口內所有采樣點的幅度取平均值，得到幅度序列A。

3.如權利要求1所述的基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法，其特征在于，步驟4.3中根據定位模型計算當前目標窗口時目標所在位置(x_m,y_m)，其中，x_m＝y_Tx+d_m，y_m＝x_Tx+d_mtan(θ_Tm-θ_0m)，x_Tx和y_Tx表示Tx的橫縱坐標。

4.如權利要求1所述的基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法，其特征在于，步驟3中δ＝0.1。

5.如權利要求1所述的基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法，其特征在于，所述目標窗口的窗寬等于4000倍幅度窗口窗寬。