[发明专利]基于WiFi信号的穿墙成像方法

权利要求书

1.基于WiFi(WirelessFidelity)信号的穿墙成像方法，其特征在于，所述穿墙成像方法包括以下步骤：

1)构建WiFi穿墙成像系统与WiFi信号接收：

WiFi穿墙成像系统由T个无线路由器，一个参考接收天线，M个检测接收天线与信号采集器构成；其中T和M均为≥1的自然数；T个无线路由器持续向成像区域辐射WiFi信号，信号采集器分别记录参考接收天线获取的直达波WiFi信号与M个检测接收机接收的回波WiFi信号；

2)提取成像区域散射场信号数据并成像：

将直达波WiFi信号E_ref(r_ref；ω)与回波WiFi信号E_sca(r_m；ω)做内积运算获得成像目标散射场数据，即，＜E_ref(r_ref；ω)，E_sca(t_m；ω)＞≈Im(G(r_ref，r_m；ω)，其中Im(z)表示复数z的虚部，r_ref是参考接收机的位置，r_m是检测接收机位置；

然后，利用传统三维雷达成像算法均可获得三维WiFi成像结果。

2.如权利要求1所述的穿墙成像方法，其特征在于，在步骤1)中WiFi穿墙成像系统中T个无线路由器均为通用无线路由器；

在步骤1)中，WiFi穿墙成像系统参考接收天线与M个检测接收天线均为处于无线路由器频段的雷达接收天线，且频带大于WiFi信号带宽；

在步骤1)中，在T个无线路由器形成的辐射区域内任取一个球面S，WiFi成像区域为D_inv处于球面S内；位于r_ref处的参考接收天线接收到的WiFi信号可以表示为E_ref(r_ref；ω)，位于r_m的第m个检测接收天线接收的目标回波WiFi信号可以表示为E_sca(r_m；ω)，其中ω表示WiFi信号频率；则E_ref(r_ref；ω)和E_sca(r_m；ω)可以分别表示为公式(1)和公式(2)：

E_ref(r_ref；ω)＝∫_SG(r_ref，r′；ω)N(r′；ω)dr′ (1)

E_sca(r_m；ω)＝∫_SG(r_m，r′；ω)N(r′；ω)dr′ (2)

其中t＝1，2，...，T；m＝1，2，...，M，T和M分别为≥1的自然数；G(·)表示自由空间格林函数，N(r′；ω)指位于球面S上r′位置处的WiFi频域信号；

在步骤1)中，直达波WiFi信号与回波WiFi信号具有互相关性。

3.如权利要求1所述的穿墙成像方法，其特征在于，在步骤2)中球面S上r和r′位置的WiFi频域信号近似统计独立，因而满足公式(3)：

＜N(r，ω)，N^*(r′，ω)＞＝δ(r-r′)c(ω) (3)

其中＜＞表示内积操作，δ(·)表示冲激函数，c(ω)为WiFi频域信号的平方，()^*表示共轭转置操作，则位于r_ref处的参考接收天线接收到的WiFi信号与位于r_m的第m个检测接收天线接收的目标回波WiFi信号内积可以表示为公式(4)：

＜E_ref(r_ref；ω)，E_sca(r_m；ω)＞＝[G(r_ref，r_m；ω)-G^*(r_m，r_ref；ω)]c(ω) (4)

由公式4可知，参考接收天线WiFi信号与第m个检测接收天线的WiFi信号内积的结果，等价于参考接收天线作为发射机，第m个检测接收天线作为接收机时的目标区域散射场频域数据；

在步骤2)中，可以使用任意传统电磁成像算法实现成像。