[发明专利]一种基于Wi-Fi穿墙雷达的干扰抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于Wi‑Fi穿墙雷达的干扰抑制方法。首先将信道状态信息(Channel State Information,CSI)进行预处理并对接收相位误差补偿；然后将子载波虚拟为天线并利用奇异值分解法分解信号；其次通过优化方法选择出墙面干扰子空间并对墙干扰信号进行抑制；最后通过小波去噪去除信号中噪声干扰。由于利用Wi‑Fi穿墙雷达检测目标时墙面反射信号远强于墙后目标反射信号，因此需对墙面干扰以及环境噪声干扰进行抑制以获取目标反射信号。本发明利用低功耗、普及度高的商用Wi‑Fi设备，实现了在无需对硬件进行任何改动的情况下对墙面强干扰以及噪声干扰进行抑制，有效地提取出墙后目标反射信号。

技术领域

本发明涉及干扰抑制技术，具体涉及一种基于Wi-Fi穿墙雷达的干扰抑制方法。

背景技术

随着二十一世纪科学技术的飞速发展，目标检测技术已经成为被广泛运用到各个领域，在城市作战、反恐维稳和灾后救援等方面，都面临着对建筑物或障碍物后隐蔽目标探测的难题，因此目前众多学者展开了穿墙目标检测技术的相关研究。想要对墙后目标进行检测，首要工作就是对墙面干扰以及噪声干扰进行抑制，以此区分出墙后目标反射进行并进行检测。因此，干扰抑制技术作为穿墙雷达目标检测中的关键一环，也得到了广泛的研究。由于其超宽带特性和高分辨力特性，可获得复杂目标的精细回波响应，对目标识别和目标成像极为有力。此外，超宽带雷达还具有很强的穿透能力，可以穿透墙壁等非金属介质，对建筑物内运动的人员以及其它隐藏活动目标进行探测、跟踪和定位。因此，目前穿墙雷达检测大多数使用超宽带穿墙雷达来实现。目前超宽带雷达中的干扰抑制技术有自适应滤波法、均值背景消除法以及主元分析法等。但是，超宽带穿墙雷达带宽大、成本高且设备昂贵，难以广泛普及。随着WLAN技术的发展和成熟，许多家庭可随意安装高速且稳定的WLAN(Wireless Local Area Networks，WLAN)设备，这类设备成本低、易携带和安装。因此，学者们开始了基于Wi-Fi的穿墙目标检测技术研究。由于相较于RSSI(Received SignalStrength Indication，RSSI)，CSI能提供更细致地刻画信道变化情，大量学者开始对CSI信号进行研究与探索。

大多数现有的基于CSI的穿墙目标检测系统需要对检测区域内附加额外装置或者需要被检测目标携带额外设备，无法在房间内无任何附加设备的情况下实现墙后运动目标的检测，没有面临接收信号中来自墙面强干扰的难题，因此这类系统缺少对干扰抑制技术方面的相关研究。此外，现有学者设计出的Wi-Fi穿墙雷达检测系统，其设计了一种基于迭代迫零的干扰抑制方法，但该方法基于软件无线电设备，对硬件要求苛刻，需收发设备时钟同步等，要对硬件进行复杂改动，实现困难。为了解决上述问题且并有效地区分出墙后目标反射信号，本发明提出了一种基于Wi-Fi穿墙雷达的干扰抑制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Wi-Fi穿墙雷达的干扰抑制方法，能在无需对硬件进行任何改动的情况下，对干扰进行抑制，有效地区分出墙后目标反射信号。

本发明所述的基于Wi-Fi穿墙雷达的干扰抑制方法，包括以下步骤：

步骤一、利用线性相位误差补偿方法，将接收信号进行相位修正，假设包检测时延为δ，中心频率偏移造成的常数相位误差为β，第k个子载波的测量相位表示为：

其中，为第k个子载波的真实相位，s_k为第k个子载波的编号，N是子载波个数；

步骤二、由步骤一可知，CSI测量相位误差是一个关于s_k的线性函数，因此为了消除δ和β，需要估计该线性相位误差的斜率a和截距b：

步骤三、由于载波频率对称因此截距b又可以表示为从原始相位中减去as_k+b可以得到消除误差后的真实相位：