[发明专利]一种基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法及装置

权利要求书

1.一种基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法，其特征在于，包括：

获取Wi-Fi信号发射器发射的Wi-Fi信号，并对所述Wi-Fi信号进行预处理操作，得到所述Wi-Fi信号的信道状态信息；其中，所述Wi-Fi信号包括经过待测液体的Wi-Fi信号和未经过待测液体的Wi-Fi信号；

将所述信道状态信息进行降噪处理，得到至少一组稳定的幅度比值和相位差值；其中，所述幅度比值和相位差值为经过待测液体的Wi-Fi信号数据和未经过待测液体的Wi-Fi信号数据的幅度比值和相位差值；

将所述幅度比值和相位差值通过预设的数据处理模块，并将处理的结果通过机器学习算法，判断得出待测液体的复介电常数；其中，所述机器学习算法包括：线性回归算法、KNN算法以及RNN算法。

2.根据权利要求1所述的基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法，其特征在于，所述预设的数据处理模块，具体采用如下公式构建：

复介电常数∈采用如下形式表示：

∈＝∈′+i∈″ (1)

幅度比和相位差满足以下的关系：

γ＝α+iβ (2)

发射天线通以正弦交流电I_T＝I₀e^iωt，则接受天线处由于电磁波产生的感应电动势为：

其中：

S₀＝πa²

其中，μ为介质磁导率，I和ω分别为发射线圈的发射电流和角频率，N_T和N_R分别为发射线圈和接收线圈的匝数，a为线圈半径；

(3)式可变形为：

对复数域内，任意x满足下式：

xe^x＝z

则有：

x＝W(z)

lnW+W＝lnz

这里W(z)称为Lambert W函数，则传播常数为：

记：

则：

此时γ₂，L₂已知，可由(6)式得到W₂

故：

而(3)式又可记为：

将两者相比并取自然对数可得：

其中，A为幅度比，为相位差。此时得到

将W₂和带入(7)式，可得W₁；

由(5)式即可得γ₁；

令Q＝γ²，则：

另外，由：

γ²＝ω²με-iωμσ

可得

其中ε是介电常数，σ是电导率。

3.根据权利要求1所述的基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法，其特征在于，所述获取Wi-Fi信号发射器发射的Wi-Fi信号，并对所述Wi-Fi信号进行预处理，得到所述Wi-Fi信号的信道状态信息；其中，所述Wi-Fi信号包括经过待测液体的Wi-Fi信号和未经过待测液体的Wi-Fi信号；具体为：

首先，Wi-Fi信号发射器根据控制指令，控制发射端天线组发射Wi-Fi信号，其次，Wi-Fi信号接收器来自Wi-Fi信号发射器的Wi-Fi信号，并将Wi-Fi信号发送给信号处理单元，所述信号处理单元将其转换成的Wi-Fi信号的信道状态信息。

4.根据权利要求1所述的基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法，其特征在于，所述降噪处理方法包括：高斯滤波方法、卡尔曼滤波方法以及小波降噪方法。