[发明专利]基于毫米波信号的湿度感知与检测方法及系统

说明书

本发明提供一种基于毫米波信号的湿度感知与检测方法及系统，所述湿度感知与检测方法包括：步骤S1，信号接收端接收来自信号发射端的毫米波信号，并对接收的毫米波信号进行提取和过滤；步骤S2，对毫米波信号进行降维与去噪处理，输出目标模式；步骤S3，将所述目标模式映射至随机森林分类方法中，以检测周围环境的湿度信息；步骤S4，对湿度信息的检测结果进行输出和反馈。本发明创新地将毫米波通信应用到空气湿度感知与检测方法上，灵敏度更高；在此基础上，还采用子空间投影的方法，利用主成分分析法和线性判别分析法等数据处理算法，有效地对毫米波信号的信道状态信息数据进行了数据降维与去噪处理，能够有效提高其精确度和灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种湿度感知与检测方法，尤其涉及一种基于毫米波信号的湿度感知与检测方法，并涉及采用了该基于毫米波信号的湿度感知与检测方法的系统。

背景技术

在当今的无线通信中，毫米波通信已经逐渐成为未来通信技术的研究的热点话题。在不久的将来，未来网络系统的月度流量(5G及以上)将达到50PB，大约是2016年的12倍；所以新的网络系统将需要更好地改善通信的容量性能和数据传输速率。毫米波通信作为未来移动网络中的关键技术之一，越来越受到人们的关注。

空气湿度是天气条件的最重要的环境属性之一，空气湿度不仅影响着自然经济的发展、农作物生长、工业生产，也影响着人们的日常生活与健康。例如，适宜的空气湿度会促进农作物的最快增长与最大丰收，而对于人类来说，50％—70％之间的空气湿度是人体最舒适的湿度，最有益于人们的健康与生活。因此，精准的湿度测量方法是非常需要的。

现有的通常用来检测湿度的设备，主要有两类：一种是采用干湿球湿度计，干湿球湿度计是由两个温度计组成，一个温度计是放在一个水槽内，另一个温度计是暴露于空气中。因为水槽中的水分蒸发会吸收热，并且这些水分的蒸发速率与空气中的相对湿度有关；当空气中的湿度过低，水槽中的水的蒸发速率会加快；进而利用两个温度计之间的温度差，能够计算出空气中的湿度。

第二种是采用湿度传感器，并且湿度传感器有两个主要的类型：电阻型和电容型。对于电阻型，空气中的水蒸气会吸附在外表的湿润薄膜上，使得组件的电阻会发生改变；空气湿度能通过计算电阻数值的变化而得到。对于电容型，当环境的湿度改变，湿度敏感电容的介电常数会发生变化，且湿度敏感电容的电容也会发生变化；通过计算电容的变化来得到相对湿度。

总结以上两种方法。第一种方法必须要等到两个温度计足够稳定才能得到湿度，湿度计对湿度的响应时间大约是2-3s，使用这种方法测量出的湿度通常相对较慢。第二种方法由于设计组件过程时的限制，存在一定误差，精确度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够提高湿度检测响应速度和灵敏度的新的湿度感知与检测方法，并提供采用了该湿度感知与检测方法的系统；还进一步提高其感知和检查的准确度。

对此，本发明提供一种基于毫米波信号的湿度感知与检测方法，包括：

步骤S1，信号接收端接收来自信号发射端的毫米波信号，并对接收的毫米波信号进行提取和过滤；

步骤S2，对毫米波信号进行降维与去噪处理，输出目标模式；

步骤S3，将所述目标模式映射至随机森林分类方法中，以检测周围环境的湿度信息；

步骤S4，对湿度信息的检测结果进行输出和反馈。

本发明的进一步改进在于，所述步骤S1包括以下子步骤：

步骤S101，通过多输入多输出技术，对接收的毫米波信号进行数据采集；

步骤S102，对采集到的M个空间流中包含N个子载波的毫米波射频数据，读取其包含的射频数据，并从中选择和提取出信道状态信息数据，其中，M和N均为大于1 的自然数；