[发明专利]一种基于信道状态信息的Wi-Fi成像方法

权利要求书

1.一种基于信道状态信息的Wi-Fi成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：搭建基于信道状态信息的Wi-Fi成像系统，发射端为普通路由器，接收端由两根天线组成，一根作为固定的参考接收天线，一根作为移动的接收天线，两根天线都接到笔记本的网卡上同时接收数据，移动接收天线可在一个二维平面上移动，记该平面为观察平面；

步骤2：设置移动天线扫描路径；

步骤3：通过CSI Tool软件从笔记本的网卡上获取到由移动天线和参考天线接收到的不同子载波CSI数据；

步骤4：移动天线按照设置的路径移至下一个采样点，并重复步骤3，直到采集完所有采样点处的CSI数据，得到整个观察平面的CSI数据；

步骤5：对每个采样点的CSI数据进行预处理，并将每个采样点的移动天线和参考天线的CSI数据转化成复振幅形式；

步骤6：结合移动天线和参考天线的复振幅数据进行处理从而消除发射信号初始相位的随机性，并将结果作为整个观察平面的Wi-Fi信号复振幅分布；

步骤7：选取第i个子载波其频率为f_i，将该子载波对应的观察平面Wi-Fi信号复振幅分布E(x，y，z₀，f_i)代入角谱衍射的重建算法中得到该子载波下目标物体所在平面的复振幅分布E(x，y，z，f_i)，z表示移动天线平面到目标平面的距离；

步骤8：重复步骤7，得到所有子载波对应频率下目标物体所在平面的复振幅分布；

步骤9：将步骤8中得到的目标物体所在平面的Wi-Fi信号复振幅分布的模进行叠加，作为最终成像结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于信道状态信息的Wi-Fi成像方法，其特征在于，所述步骤4中，移动天线需按照事先规划好的路径移动，而参考天线固定于一点，两根天线需要同步接收数据，从而得到整个移动天线平面的CSI信息。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于信道状态信息的Wi-Fi成像方法，其特征在于，所述步骤5中，CSI数据预处理过程主要包括对幅值数据的异常值处理，滤波以及对相位数据的解卷绕。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于信道状态信息的Wi-Fi成像方法，其特征在于，所述步骤6中，消除发射天线初始相位随机性的方法是将移动天线的复振幅数据与参考天线的复振幅数据相除。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于信道状态信息的Wi-Fi成像方法，其特征在于，所述步骤7中，需将选取的第i个子载波f_i对应的复振幅分布E(x，y，z₀，f_i)代入角谱衍射的重建算法中，计算方法为：

其中，E(x，y，z，f_i)表示要重建的目标平面，表示二维空间傅里叶逆变换，表示波数，z表示移动平面到目标平面的距离，λ表示波长，f_x，f_y表示x轴和y轴的空间采样频率，FT_2D表示二维空间傅里叶变换。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于信道状态信息的Wi-Fi成像方法，其特征在于，所述步骤9中，将步骤8中得到的所有子载波对应频率下的目标物体所在平面的复振幅分布的模进行叠加，作为最终成像的结果，其计算方法为：

其中，I(x，y，z)表示最终成像的结果，M表示所有子载波的数量。