[發明專利]一種室內動態多目標無源被動定位和數量估計的方法

有效

• 申請號: 202110405844.4
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113219405B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王滿意;王佳樂;張徐;楊佳星;趙宇軒
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01C21/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種室內動態多目標無源被動定位和數量估計的方法，包括以下步驟：

步驟1、部署無線傳感器節點拓撲網絡：在房間四周均勻部署多個無線傳感器節點，再放置一個基站節點用以接收各個無線傳感器節點的RSS值，形成通信網絡；

步驟2、對所部署的無線傳感器節點拓撲網絡建立權重模型：建立與無線傳感器節點拓撲網絡對應的距離權重模型；

步驟3、多目標無線層析成像(RTI)圖像的構建：基站節點接收到各個傳感器節點的RSS值，利用解決病態反問題的方法，求解出圖像像素的數值；對無線傳感器節點網絡監測區域劃分像素，并使用空間協方差模型得到像素位置之間的相關性，利用距離權重模型和空間協方差模型得到投影矩陣，最后構建出多目標的RTI圖像；

步驟4、消除圖像噪聲：利用高斯模型消除部分圖像噪聲；

步驟5、獲取候選目標點：先從RTI圖像中得到所有的局部峰值，即圖像斑點中心；再利用恒虛警檢測的方法去除虛假斑點，得到候選目標點；

步驟6、多目標定位：將所有的候選目標點按聚類算法聚類，形成多個簇，找出簇的中心，即為多目標的位置信息；

步驟7、多目標數量估計：使用動態閾值門限的方法，將某個時刻每個定位點的RTI圖像像素值和該閾值門限比較，求得該時刻的每個定位點有多少個目標，將目標數量累加估計出監控區域內該時刻有多少個目標。

2.根據權利要求1所述的室內動態多目標無源被動定位和數量估計的方法，步驟2中無線傳感器節點拓撲網絡權重模型的距離權重模型，具體為：

其中，w_ij是鏈路i的像素j的加權；d是兩個傳感器節點之間的距離，D_ij(1)和D_ij(2)是從任意像素的中心到兩個傳感器節點位置的距離；λ是橢圓寬度的可調參數。

3.根據權利要求1所述的室內動態多目標無源被動定位和數量估計的方法，步驟3中多目標無線層析成像(RTI)圖像的構建，具體分為以下幾個步驟：

步驟3.1、病態反問題求解圖像像素值：

無線層析成像使用病態反問題線性模型求解，形式如下：

y＝Wx+n

y是傳感器節點接收的RSS值向量，W是權重模型參數矩陣，x是待求解的RTI圖像像素向量，n是環境噪聲向量；

則反問題像素估計向量的求解形式為：

其中，是投影矩陣，w為距離權重模型，C_x為先驗協方差矩陣，是正則化參數；

步驟3.2、投影矩陣Π中的先驗協方差矩陣計算：

先驗協方差矩陣C_x：

其中，是像素的方差，是像素i到像素j的距離，δ_c是一個“空間常數”相關參數。

4.根據權利要求1所述的室內動態多目標無源被動定位和數量估計的方法，步驟4中利用高斯函數圖像去噪，具體為：

二維高斯濾波器：

其中，σ_G是高斯核的標準差，x和y為高斯卷積核的像素坐標；

其中，表示像素估計向量，*表示卷積算子，G(x,y)表示高斯卷積核函數。