[发明专利]无线层析成像网络的分数阶傅立叶多径伪像修正定位方法

权利要求书

1.一种无线层析成像网络的分数阶傅立叶多径伪像修正定位方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤一：待探测区域的外部部署n个无线节点组成无线网络，每个节点按照令牌环发的探测信号均为同参数线性调频信号，调频率k已知；当其中1个无线节点发射线性调频信号的时候，其他无线节点进行接收；

这些无线节点组成M=n(n-1)条有向无线链路；对该无线网络中各链路在t时刻的接收信号r(t)_i，i＝1，2，…，M，分别作p阶分数阶傅立叶变换，得到R_α(u)_i，其模值为|R_α(u)|_i；其中p=2arc cot(-k)/π，α=pπ/2，k为无线节点发送线性调频信号的调频率，且k＝B/T，T为观测时间；其中带宽B根据系统要求的时延分辨率和距离分辨率确定：

时延分辨率为1/B，即当需要分辨的时延间隔为a时，要求的带宽B≥1/a；

距离分辨率为c/B，c是光速，即探测信号传播速度；即当需要的距离分辨率为b时，要求的带宽B≥c/b；

步骤二：对t时刻各链路的接收信号，按照如下方法进行参数估计，获得各链路中每个chirp分量的中心频率延时τ_il：

对第i条链路的接收信号，在其|R_α(u)|_i中进行尖峰搜索，搜得每一个尖峰即每个chirp分量的分数阶傅立叶变换模值的最大峰值为第l个尖峰对应的该p阶分数阶域坐标，l＝1，2，…，m_i，m_i为第i条链路接收信号中chirp分量的个数，也即多径的条数，然后按以下方法得到该链路的各chirp分量的中心频率延时τ_il的估计：

若发送的探测信号为则根据如下对应关系，得到该链路接收信号中第l个chirp分量的中心频率和时延τ_il：

f0il=u0ilcsc(pπ/2)τil=f0-f0ilk;]]>

步骤三：对每一链路的接收信号执行如下操作：

对第i条链路的接收信号，从其在步骤二获得的时延τ_il中搜素最小值，其中l=1，2，…，m_i，这个最小值所属的chirp分量即为该链路时延最小的LOS信号，其对应的中心频率、时延、分数阶域坐标和幅度分别记作和

对链路i构造信号对该构造信号进行p阶分数阶傅立叶变换获得其分数阶谱的最大峰值得到链路i的LOS信号的幅度估计值为并且其对应的t时刻LOS信号强度即LOS信号功率为

PLOSi=20lgALOSi;]]>

步骤四：得到各链路LOS信号强度后，由下式获得t时刻链路i的接收信号中的LOS信号强度的变化值Δy_i：

Δyi=PLOSi-PLOSei]]>

为t时刻测得的链路i的接收信号中的LOS信号强度；为系统初始化时已知无检测目标存在情况下链路i接收到的信号经过步骤一至步骤三处理得到的该链路接收信号中LOS信号强度；

步骤五：将待探测区域分割成N个小的区域，每个小的区域称为像素，N的取值与距离分辨率有关，当带宽足够大的情况下，距离分辨率要求越高，N的取值越大；将N个像素按次序依次编号，并记录各像素的位置分布情况；

令Δx_j为LOS信号传输过程中在第j个像素内的衰减值，1≤j≤N，那么对每一链路，将LOS信号强度的变化Δy_i看作是Δx_j的加权和，即用公式表示为

Δyi=Σj=1NwijΔxj+ni]]>

进一步将上式写成矩阵形式：

y=Wx+n即y_M×1=W_M×Nx_N×1+n_M×1；

其中：

x=[Δx₁，Δx₂，Δx₃，…，Δx_j，…，Δx_N]^T；

y=[Δy₁，Δy₂，Δy₃，…，Δy_i,…，Δy_M]^T；

W=[w_ij]_M×N，称W为预设的权重矩阵；

n=[n₁，n₂，n₃…，n_j，…，n_M]^T；

n为各链路噪声，噪声来自于各链路信号在传输中受到的各种扰动；

步骤六：求解步骤五构造的线性方程得到x，即每一像素内LOS信号强度的衰减情况，将矩阵x中的正值置0，认为矩阵x中绝对值最大的元素所对应的像素在探测区域中的位置存在目标，由此实现目标定位；

步骤七：按步骤五记录的像素区域划分情况对矩阵x进行重构，即，使矩阵x的各元素按照其各自对应的像素在探测区域中的位置进行排布；将矩阵x元素值取反，然后量化为相应的灰度值并用图形显示，即可直观地定位t时刻目标的位置。