[发明专利]基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法

权利要求书

1.基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法，其特征在于：依次包括如下步骤：

(1)布置传感器：在粮仓周围布置若干传感器节点；

(2)组建无异常粮情数据库：粮仓内放置无异常粮情的粮食，无线信号发射器发射无线信号，汇总传感器接收到的无线信号，将该无线信号建立起无异常粮情数据库；

(3)采集有异常粮情实验数据：粮仓内放置粮食，无线信号发射器发射无线信号，汇总传感器接收到的无线信号，从而采集到有异常粮情实验数据；

(4)根据公式(1)对采集到的实验数据进行预处理；

其中为高斯掩膜；Δr_l,t-ω，Δr_l,i，Δr_l,t+ω分别是第l条链路上第t-ω时刻，第i时刻，第t+ω时刻传感器接收到的信号强度值；ω为滤波窗口；

(5)对预处理后的数据建立通信链路衰减的线性模型，得到公式(2)，

Δr_t＝WΔx_t+n_t；……(2)

其中Δr_t表示t时刻所有通信链路的接收信号构成的测量矩阵，Δx_t表示t时刻所有网格的接收信号强度阴影衰落向量，n_t代表噪声矢量；W为每条链路上各个网格上权重的矢量矩阵；

(6)由公式(3)求取矢量矩阵；

其中d_l为链路l的距离，d_ij(1)和d_lj(2)为网格j到两传感器的距离，λ是调节椭圆范围的参数；h是椭圆内网格与当前链路的距离；

(7)由公式(4)求解通信链路衰减的线性模型，得到图像衰减值；

为Δx_t的导数；W^T为W的转置；

(8)进行图像重建找出异常粮情的位置，方法如下：

1)对各个图像衰减值进行比对，得出图像衰减值最大的网格坐标为J_max；

2)由公式(5)得出异常粮情的位置；

P＝I_Jmax；……(5)

其中，P为异常粮情位置。

2.如权利要求1所述的基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法，其特征在于：步骤(4)中滤波窗口取值为5。

3.如权利要求1所述的基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法，其特征在于：步骤(5)中对预处理后的数据建立通信链路衰减的线性模型的方法为：

在t时刻第l条链路的接收信号强度测量r_l,t表示为

r_l,t＝P_s-P_l-S_l,t-F_l,t-n_l,t……(6)

其中，P_s代表传感器节点的发射功率，P_l代表链路l的路径损耗，S_l,t代表异常粮情遮挡链路造成的阴影衰落，F_l,t代表多径衰落噪声，n_l,t代表监控区域的测量噪声；

异常粮情带来的接收信号强度变化为：

将粮仓监控区域均匀划分为N个网格，第l条链路异常粮情带来的阴影衰落可以由所有网格值的加权和来表示，链路l的阴影衰落用空域积分表示为：

其中Δx_j,t表示粮仓监控区域在第j个网格的接收信号强度变化，w_lj表示第l条链路上第j个网格的权重，F_l,t＝0；

监控区域第l条链路的接收信号强度变化为：

公式(9)为仅考虑第l条链路上接收信号强度变化，当考虑所有链路时，就可以得到公式(2)；

Δr_t＝WΔx_t+n_t；……(2)

其中Δr_t表示t时刻所有通信链路的接收信号构成的测量矩阵，Δx_t表示t时刻所有网格的接收信号强度阴影衰落向量，n_t代表噪声矢量；W为每条链路上各个网格上权重的矢量矩阵。