[發(fā)明專利]一種基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110927666B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王芳

本發(fā)明涉及被動式感知領(lǐng)域，公開了一種基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法及系統(tǒng)。本發(fā)明基于大范圍穿墻檢測技術(shù)通過接收端接收信號，對信號進行幅度化處理，經(jīng)過自相關(guān)和傅里葉變換計算最大峰值頻率，最后通過最大峰值頻率判斷活動目標是否存在，然后建立定位模型，聯(lián)立方程，使用粒子群算法和全局最優(yōu)搜索求解方程，最后計算得到活動目標的位置。本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的定位追蹤方法主要有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易部署、定位范圍大且在同等范圍量級的情況下精度高、對環(huán)境和多徑干擾不敏感、不需要提前機器學習、適用于非已知場景、成本低廉的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及被動式感知領(lǐng)域，具體涉及一種基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，無線通信有了很大的發(fā)展，無線信號不僅僅用于數(shù)據(jù)傳輸，還被應(yīng)用于傳感，并使得新的應(yīng)用成為可能，如室內(nèi)導航、衛(wèi)生保健以及人機交互等，現(xiàn)有的被動式定位方法主要分為以下3類：

第一類：基于光學的感知定位方法。該方法主要是利用攝像頭對檢測區(qū)域進行監(jiān)控，通過對視頻流的每一幀圖像進行處理分析，從而對目標區(qū)域進行實時的感知以及目標定位。然而這種基于光學的方法對光照強度有較高的要求，另一方面非透明的障礙物會嚴重影響其系統(tǒng)的工作效果，故該方法不適用于光線條件差遮蔽物較多的場景。

第二類：基于聲學信號的感知定位方法。由于聲音信號的傳播速度與電磁波相比慢上很多，在定位上付出較小的代價就可得到較高的定位精度。聲吶系統(tǒng)就是一個被廣泛應(yīng)用的典型的基于聲學信號的感知定位系統(tǒng)。但是聲音信號受環(huán)境影響嚴重，室內(nèi)中信號衰減使得其感知定位距離嚴重受限。同時我們也很難準確的獲得聲音信號的相位信息，它會受到環(huán)境中的隨機噪聲的影響。

第三類：基于射頻信號的感知定位方法?，F(xiàn)有的可用于感知定位的無線信號有很多如RFID、UWB、WiFi、ZigBee等。研究最廣泛的方法就是通過分析 RSSI、CSI或利用原始信號進行參數(shù)估計獲取其空間譜以此來實現(xiàn)感知與定位。如TOA基于信號到達時間的定位方法，它是通過測量收、發(fā)天線間直達波的傳播時間來測距，進而利用相關(guān)算法實現(xiàn)定位。但系統(tǒng)大多受限于復(fù)雜的多徑環(huán)境，穿透性，感知定位距離受限。為解決虛影問題必須引入多套收發(fā)設(shè)備，對收發(fā)端需要進行高代價的信號同步。

綜上所述，現(xiàn)有的被動式感知定位測技術(shù)在成本和感知定位范圍等方面存在不足，因此需要擁有更高可行性的被動式感知定位技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于LoRa信號的非接觸式大范圍穿墻感知方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的被動式感知定位測技術(shù)在成本和感知定位范圍等方面存在不足的問題。

為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于LoRa信號的非接觸式檢測定位方法，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(guān)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(shù)；

步驟3：將與目標存在閾值δ進行比較；

若則當前時間段內(nèi)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(shù)，若個數(shù)大于等于4 則執(zhí)行步驟4，否則令q＝q+1返回執(zhí)行步驟3；

若當前時間段內(nèi)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(zhí)行步驟2；

步驟4：根據(jù)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(zhí)行：