[发明专利]基于WiFi信号的穿墙成像方法

说明书

本发明公开了一种基于WiFi信号的穿墙成像方法。本发明所提出的穿墙成像方法硬件设备成本极低，通用无线路由器所产生的WiFi信号均可作为成像系统的发射信号，且目前无线路由器已经广泛分布于家庭、银行、商场、写字楼和宾馆等场所，数量庞大，为穿墙成像系统提供了丰富的信号源；利用的无线路由器产生的WiFi信号具有较宽带宽，理论上保证了成像的高分辨率；利用的无线路由器产生的WiFi信号频段符合IEEE标准，全世界通用，且该频段为免费频段，无需缴纳频段使用费；需要的硬件设备体积较小，相较传统穿墙雷达，仅需要配置参考接收天线和检测接收天线；适用于任何穿墙雷达成像方法；本发明所提出的基于WiFi信号的穿墙成像方法能够低成本高效率地实现穿墙成像，为有效快速解决室内突发事件奠定了基础。

技术领域

本发明涉及雷达穿墙成像技术领域，具体涉及一种基于WiFi(WirelessFidelity)信号进行高分辨穿墙成像的方法。

背景技术

随着社会的发展，如何低成本高效率地保障公共安全成为全世界重要的研究课题。在发生银行抢劫等室内突然事件时，匪徒会首先破坏室内光学监视器，最大限度地做隐蔽工作来加大救援难度。面对这种突发公共事件，一旦无法掌控室内状况，警务人员将陷入被动局面。

穿墙成像技术是利用射频传感器来穿透墙壁获取目标信息，因而穿墙成像系统在监控、巷战、搜查、处理室内突发事件等领域有着得天独厚的优势。

目前警务人员能够借助穿墙雷达实现对室内状况探测，但是目前穿墙雷达系统存在诸多问题：如成本昂贵，目前简易的穿墙雷达系统的价格高达几十万甚至上百万人民币，高昂的价格意味着并不是所有部门能够配备；分辨率低，目前穿墙雷达系统仅仅可以用于室内定位，无法准确知道目标具体状态；体积巨大，目前穿墙雷达多为主动式雷达，因而必须兼顾发射与接收功能，造成体积庞大，操作不便。

随着无线局域网(IEEE 802.11)技术的普及，基于该标准的无线路由器已经广泛分布于全世界范围的各个角落，因而WiFi信号源具有覆盖面广的特点；目前无线路由器的硬件成本极低，家用无线路由器的价格售价仅数十元人民币；无线路由器工作于2.4/5G的国际公用频段，无需缴纳频带使用费；无线路由器产生的WiFi信号具有较宽的信号带宽(20MHz或40MHz)，因而成像分辨率较高；无线路由器兼具为室内人员提供网络接入的功能，因而如今已经成为人们生活中的必需品，出于美观，公共场合的无线路由器极具隐蔽性。故而如何基于WiFi信号进行穿墙成像相较传统雷达成像体制更具有吸引力。

发明内容

为了解决上述关键技术难题，本发明提出了一种基于WiFi信号的穿墙成像方法；本发明通过采集来自无线路由器的WiFi信号数据，使用传统电磁成像方法即可低成本高效率地实现高分辨穿墙成像。

本发明的基于WiFi信号的穿墙成像方法，包括以下步骤：

1)构建WiFi穿墙成像系统与WiFi信号接收：

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信号与回波WiFi数据做时域卷积处理，即可获得成像目标的散射场数据，利用传统三维雷达成像方法均可获得三维WiFi成像结果。

其中，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；