[发明专利]一种基于射频层析成像的无设备目标定位的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于射频层析成像的无设备目标定位的方法及装置，方法包括：在监测区域进行多频段的无线传感器网络组网；无线传感网络组网包括组网节点和采集节点；每个频段的组网节点间相互通信，构成多条无线链路对整个监测区域同时进行扫描，并将接收信号的信号接收强度值发送给采集节点；采集节点利用信号接收强度值，分别计算每个频段的RTI结果；并以通信质量信息为标准对三个频段的RTI结果图进行加权融合，根据融合后的RTI结果图定位目标位置。本发明利用各频段的互补优势，提高DFL定位性能；并结合RTI融合技术弱化背景噪声和伪目标的干扰，增强真实目标的影响，提高目标检测精度。

技术领域

本发明涉及无设备目标定位(Device-free Localization，DFL)技术领域，特别涉及一种基于射频层析成像的无设备目标定位的方法及装置。

背景技术

随着无线通信和移动计算的进步，定位技术得到了极大的普及和发展，例如，在网约车服务中对乘客位置的定位跟踪、大型建筑内部的导航服务、大型仓库的产品定位检测等。

目前定位技术分为有源定位(主动定位)和无源定位(被动定位)。有源定位需要被定位目标携带相应的设备，发送信号与基站或服务端通信，从而反演出目标所在的位置；GPS是现在应用最广泛的有源定位技术，另外，还包括基于WIFI、蓝牙的室内定位技术。但随着人类社会的发展，新的应用层出不穷，在一些特定的应用场景下，如救援现场、安全监控、特殊情况下的老人照料等，目标无法或者不愿意携带任何设备，有源定位方不再适用，因此，一种新兴的不需要目标携带任何设备的无设备目标定位(Device-free Localization，DFL)技术应运而生，即无源定位。

基于无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的无设备目标定位(Device-free Localization,DFL)技术是广泛使用的无源定位，是一种利用监测目标对无线通信链路接收信号产生的影响对目标位置进行估计的技术，如接收信号强度(ReceivedSignal Strength,RSS)变化。基于WSN的无设备目标定位技术主要包括几何定位方法、指纹匹配(Fingerprint Matching,FM)定位方法和射频层析成像(Radio TomographicImaging,RTI)定位方法。

其中，RTI定位方法由于建立了RSS值和目标位置间的模型关系，可以基于实时的RSS测量来便捷地解决定位问题，所以被广泛使用。其基本思想是：

将监测区域划分为若干个大小相等的小网格，并形象地称之为像素；通过监测区域周围的无线收、发节点建立WSN，WSN中节点两两进行通信，构成多条无线链路对整个监测区域进行扫描；无线链路因为阴影衰落效应在像素上成不同权重的分布，所以每条链路具有不同的RSS值，因此每条链路的阴影衰落可以看成是每个像素上的阴影衰落与相应权重相乘之后的线性加成；最后通过求解反问题得到整个WSN的阴影衰落在每个像素上的分布。

但是，由于RSS值易受环境影响，再加上RTI中阴影衰落模型鲁棒性和复杂环境适应性的欠缺，RTI成像结果总是伴随着背景噪声和伪目标。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于射频层析成像的无设备目标定位的方法及装置，充分利用了各频段的互补优势，全面提高了DFL定位性能；而且结合以通信质量信息为标准的RTI融合方案弱化了背景噪声和伪目标的干扰，增强了真实目标的影响，提高目标检测精度。

根据本发明第一方面实施例的一种基于射频层析成像的无设备目标定位的方法，包括以下步骤：

在监测区域进行高频段无线传感器网络、中频段无线传感网络和低频段无线传感网络组网；每个频段无线传感网络包括布置在监测区域周围、且在对应频段可以相互间通信的多个组网节点和收集组网节点之间通信链路信号接收强度值的采集节点；