[发明专利]一种基于LoRa信号的非接触式检测定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于LoRa信号的非接触式检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采用轮询的方式切换信号的接收模式接收信号，得到第一模式信号、第二模式信号和第三模式信号；

步骤2：对当前时间段的任一模式信号进行采样、低通滤波和幅值化处理得到幅度序列A，对A进行分段获得Q个目标窗口，然后对包含Q个目标窗口的序列A中进行自相关和傅里叶变换后得到序列F，选取F每个目标窗口的最大峰值频率得到峰值频率集合表示第q个目标窗口的最大峰值频率q∈[1,Q]且Q为正整数；

步骤3：将与目标存在阈值δ进行比较；

若则当前时间段内在当前接收模式下检测到活动目标，将/存入存在目标的峰值频率集合/判断当前/中元素的个数，若个数大于等于4则执行步骤4，否则令q＝q+1返回执行步骤3；

若当前时间段内在当前接收模式下没有检测到活动目标，切换至其他接收模式下的信号，返回执行步骤2；

步骤4：根据步骤3得到的计算当前目标窗口时目标所在位置，按照步骤4.1到4.3执行：

步骤4.1：根据式Ⅰ建立当前目标窗口的目标定位模型；

其中，L表示发送端Tx与接收端Rx之间连线的长度，λ表示LoRa信号的波长，v表示目标的运动速度，d_m表示第m个目标窗口时目标与L的垂线，θ_Rm表示第m个目标窗口时目标反射到Rx的连线与目标运动方向的夹角，θ_Tm表示第m个目标窗口时Tx到目标的连线与目标运动方向的夹角，θ_0m表示第m个目标窗口时目标运动方向与d_m的夹角，表示/中第m个目标窗口的最大峰值频率，m∈[1,M]且M≥4；

步骤4.2：根据式Ⅰ获取第(m+1)、(m+2)、...、(m+i)、...和(m+I)共I个目标窗口对应的目标定位模型，其中，i∈[1,I]且I≥3，将当前目标窗口的目标定位模型与当前目标窗口后的I个目标窗口对应的目标定位模型联立，再根据式II获得θ_T(m+i)与θ_Tm、d_m+i与d_m和θ_R(m+i)与θ_Rm的关系，然后通过粒子群算法和全局最优搜索算法对联立的目标定位模型进行求解，得到d_m、v、θ_Tm、θ_Rm和θ_0m；

其中，Δθ_T和Δθ_R表示夹角变化增量；

步骤4.3：根据d_m、v、θ_Tm、θ_Rm和θ_0m获得当前目标窗口时目标所在位置。

2.如权利要求1所述的基于LoRa信号的非接触式检测定位方法，其特征在于，步骤2中幅值化处理为：

对滤波后的信号求模，然后将求模后的信号划分为等长窗口，对每个窗口内所有采样点的幅度取平均值，得到幅度序列A。

3.如权利要求1所述的基于LoRa信号的非接触式检测定位方法，其特征在于，步骤4.3中根据定位模型计算当前目标窗口时目标所在位置(x_m,y_m)，其中，x_m＝y_Tx+d_m，y_m＝x_Tx+d_mtan(θ_Tm-θ_0m)，x_Tx和y_Tx表示Tx的横纵坐标。

4.如权利要求1所述的基于LoRa信号的非接触式检测定位方法，其特征在于，步骤3中δ＝0.1。

5.如权利要求1所述的基于LoRa信号的非接触式检测定位方法，其特征在于，所述目标窗口的窗宽等于4000倍幅度窗口窗宽。