[发明专利]基于射频信号的室内复杂环境下多目标定位及姿态识别方法

权利要求书

1.一种基于射频信号的室内复杂环境下多目标定位及姿态识别方法，其系统实现包括：无线传感器节点和中央服务器，无线传感器节点采用多跳网络进行通信，安装在室内的墙壁上的无线传感器节点设定为路由节点，路由节点每次互相通信检测到的无线信号强度统一传输到与中央服务器连接的节点，与中央服务器连接的节点，设定为协调器节点，中央服务器用于对接收到的信号进行处理，实现定位并识别人员的姿态，方法如下：

步骤1：接收信号强度向量设定为r(t)＝s(t)+n(t)，s(t)＝[s₁(t),...,s_M(t)]^T，n(t)＝[n₁(t),....,n_M(t)]，其中s(t)代表信号在时刻t的信号强度向量，s_i(t),i＝1,...,M代表第i条通信链路的信号强度，n(t)代表t时刻的加性高斯白噪声向量，n_i(t),i＝1,...,M代表第i条通信链路的加性高斯白噪声,M为总链路的条数；

步骤2：计算目标定位阶段和无人阶段每条链路接收信号强度的变化Δr(t)≈|s(t)-s(0)+n(t)-n(0)|≈|s(t)-s(0)|；

步骤3：检测阴影链路：如果Δr_i(t)≈|s_i(t)-s_i(0)|≥r_th，则认为第i条链路时阴影链路；

步骤4：根据雷达方程计算定位区域各像素点的权重其中是第i条阴影链路获得的第j个像素点的权重值；P_obj是接收信号的强度，P_t是发射信号，G_t是发生天线增益，G_r是接收天线增益，λ是射频信号的波长，σ是雷达散射截面，r₁和r₂分别为目标到发射节点天线的距离和目标到接收节点天线的距离；将权重大于设定权重阈值的像素区域认定为目标可能区域

步骤5：将计算得到的所有目标可能目标区域权重进行叠加，获得定位区域的权重地图W＝[w₁,...,w_j,...,w_N],其中w_j为定位区域权重地图第j个像素的权重值；

步骤6：计算监控区域权重地图的最大权重值，并计算该最大权重值像素点所在的目标可能区域的交点区域，并计算目标位置

步骤7：删除步骤6中用到的目标可能区域，将该目标对应的阴影链路接收信号保存到数据库中，并跟新定位区域权重地图；

步骤8：重复步骤6,7，计算室内其他目标位置；

步骤9：姿态识别指纹库建立阶段，让一个人根据指定的动作运动，并将该时间段接收到的信号做小波变换，得到多尺度分解向量CA3-f,CD3-f,CD2-f,CD1-f；

步骤10：利用主成分分析法处理每种姿态的多尺度分解向量获得v_CA3-f,v_CD3-f,v_CD2-f,v_CD1-f

步骤11：姿态识别阶段，每个目标对应的阴影链路的接收信号向量做小波变换后的多尺度分解向量CA3,CD3,CD2,CD1；

步骤12：利用主成分分析法处理小波变换后的多尺度分解向量CA3,CD3,CD2,CD1，获取CA3,CD3,CD2,CD1向量的特征向量v_CA3,v_CD3,v_CD2,v_CD1；

步骤13：计算每个目标姿态对应的特征向量与指纹库中姿态对应的特征向量之间的特征差，

步骤14：目标函数为