[发明专利]基于无线接收信号强度的目标识别方法

摘要

本发明公开了一种基于无线接收信号强度的目标识别方法，属于无线网络中的无线目标识别领域。本发明提出利用无线接收信号强度来实现目标识别，包围监测区域的无线测量节点在离线阶段通过测量每个目标在识别位置上随机改变朝向时的接收信号强度(RSS)来建立指纹数据库，并从中抽取特征向量用于训练多类目标分类函数，在线阶段首先测量t时刻某一目标在识别位置上的RSS，然后将在线数据作为特征向量代入所有训练好的分类函数中，得到特征向量所属的类，完成目标的识别。相比传统的目标识别方法，本发明基于无线接收信号强度的无源目标识别方法能够达到相当的识别精度，而且具有保护隐私和在严重遮挡环境也可以工作的优点。

主权项

1.基于无线接收信号强度的目标识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：部署无线测量节点，构造监测区域：将K个无线测量节点均匀地部署在监测区域周围且K≥2，这些测量节点具有相同的物理结构，每个测量节点都可以发送和接收无线信号并记录RSS，K个测量节点共构成L＝K×(K‑1)/2条无线链路，另外还存在一个基站节点，负责接收其它测量节点采集的RSS数据，并将接收到的RSS数据传送到与其相连的本地计算机做后续处理，由于本发明采用信道分集技术，测量节点需要分别测量F个不同的频率下的RSS值；步骤二：建立离线目标特征数据库：方法如下：步骤2.1：记录目标在监测区域中位于识别位置上且不同朝向时的RSS；假设我们在监测区域D内选择一个识别位置，每个目标在识别位置上站立一段时间并随机改变自己的朝向，与此同时节点分别测量链路在F个不同信道下的RSS，记第m个目标位于识别位置时并且朝向为q时，链路l在信道f上的RSS为步骤2.2：根据步骤2.1记录的数据得到每个目标位于识别位置上且不同朝向时的RSS，并建立离线RSS指纹数据库：假设目标集合定义为其中M为目标的个数，第m个目标位于识别位置并且朝向为q时，链路l在信道f上的RSS为将此时目标m在F个信道下分别测量的L×F个RSS排成一个列向量可以表示为本发明中用的是未标记的观测量，也就是说训练样本中目标的实际朝向是未知的，假设总共测量了Q个不同朝向下的RSS，那么目标m的指纹可以表示为r[m]＝[r¹[m],r²[m],...,r^q[m],...,r^Q[m]]；其中r[m]为LF×Q大小的矩阵，q＝1,2,...,Q；将所有M个目标得到的RSS指纹构成指纹数据库R，表示为R＝[r[1],r[2],...,r[m],...,r(M)]；其中R为LF×QM大小的矩阵，令x_{[(m‑1)×Q+q]}＝r^q[m]，则指纹数据库R可以简化为以下形式R＝[x₁,x₂,....,x_QM]；其中R中每一列x_i,i＝1,2,...,QM称为特征向量；步骤三：在线观测目标，获得在线RSS观测量：方法如下：t时刻当某一目标进入监测区域并静立于识别位置时，所有测量节点重新测量L条链路在所有F个信道下的RSS，得到t时刻的RSS观测量作为观测目标的特征向量，表示为x_t＝[r_1,1(t),r_2,1(t),...,r_L,1(t),r_1,2(t),r_2,2(t),...,r_L,F(t)]^T；步骤四：用由步骤二得到的特征向量作为训练样本来训练分类算法，并对目标进行识别：方法如下：步骤4.1：构造多目标分类的分类函数，利用步骤二得到的特征向量作为训练样本来训练分类函数：每一个目标作为一个类，则共M个类，选择一种多类分类算法，并根据M个类构造分类函数，利用步骤二得到的相应类的特征向量作为训练样本来训练分类函数；步骤4.2：根据步骤三得到的在线RSS观测量，对目标进行识别：将在线测量的特征向量x_t代入训练好的分类函数，得到特征向量所属的类，完成目标的识别。