[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

说明书

本发明涉及被动式感知领域，公开了一种基于LoRa信号的非接触式检测定位方法及系统。本发明基于大范围穿墙检测技术通过接收端接收信号，对信号进行幅度化处理，经过自相关和傅里叶变换计算最大峰值频率，最后通过最大峰值频率判断活动目标是否存在，然后建立定位模型，联立方程，使用粒子群算法和全局最优搜索求解方程，最后计算得到活动目标的位置。本发明相较于传统的定位追踪方法主要有系统结构简单易部署、定位范围大且在同等范围量级的情况下精度高、对环境和多径干扰不敏感、不需要提前机器学习、适用于非已知场景、成本低廉的优点。

技术领域

本发明涉及被动式感知领域，具体涉及一种基于LoRa信号的非接触式检测定位方法及系统。

背景技术

近年来，无线通信有了很大的发展，无线信号不仅仅用于数据传输，还被应用于传感，并使得新的应用成为可能，如室内导航、卫生保健以及人机交互等，现有的被动式定位方法主要分为以下3类：

第一类：基于光学的感知定位方法。该方法主要是利用摄像头对检测区域进行监控，通过对视频流的每一帧图像进行处理分析，从而对目标区域进行实时的感知以及目标定位。然而这种基于光学的方法对光照强度有较高的要求，另一方面非透明的障碍物会严重影响其系统的工作效果，故该方法不适用于光线条件差遮蔽物较多的场景。

第二类：基于声学信号的感知定位方法。由于声音信号的传播速度与电磁波相比慢上很多，在定位上付出较小的代价就可得到较高的定位精度。声呐系统就是一个被广泛应用的典型的基于声学信号的感知定位系统。但是声音信号受环境影响严重，室内中信号衰减使得其感知定位距离严重受限。同时我们也很难准确的获得声音信号的相位信息，它会受到环境中的随机噪声的影响。

第三类：基于射频信号的感知定位方法。现有的可用于感知定位的无线信号有很多如RFID、UWB、WiFi、ZigBee等。研究最广泛的方法就是通过分析 RSSI、CSI或利用原始信号进行参数估计获取其空间谱以此来实现感知与定位。如TOA基于信号到达时间的定位方法，它是通过测量收、发天线间直达波的传播时间来测距，进而利用相关算法实现定位。但系统大多受限于复杂的多径环境，穿透性，感知定位距离受限。为解决虚影问题必须引入多套收发设备，对收发端需要进行高代价的信号同步。

综上所述，现有的被动式感知定位测技术在成本和感知定位范围等方面存在不足，因此需要拥有更高可行性的被动式感知定位技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LoRa信号的非接触式大范围穿墙感知方法，用以解决现有技术中的被动式感知定位测技术在成本和感知定位范围等方面存在不足的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于LoRa信号的非接触式检测定位方法，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：