单AP室内入侵目标检测方法、计算机设备以及可读存储介质

技术特征：
1.一种单ap室内入侵目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.对csi数据进行预处理，包括滤波去噪以及相位矫正；步骤2.基于步骤1预处理得到的csi数据，利用超分辨率谱估计min-norm方法实现各条路径的toa的估计，进一步得到wifi信道的超分辨率cir估计；将利用上述cir估计方法得到的实时cir估计结果与静态路径cir0相比较，从实时cir估计结果中分离出动态路径，基于动态路径的toa的估计确定目标位置椭圆；步骤3.以接收端为端点，以天线阵列的法线为参考，得到动态路径的到达角aoa的估计值θ，锁定目标方向，由aoa确定的方向与目标位置椭圆形成的交点即入侵目标位置。2.根据权利要求1所述的单ap室内入侵目标检测方法，其特征在于，所述步骤2中cir估计过程如下：经步骤1预处理得到的csi数据为wifi工作频段内20mhz带宽范围内的30个子载波对应的h(f
m
)，即：其中，h(f
m
)表示第m个子载波的频率响应；|h(f
m
)|为第m个子载波的幅度，θ
m
为第m个子载波的相位，m＝1,2,3
…
30；利用信道频率响应h(f
m
)实现室内信道的cir估计，估计过程如下：步骤2.1.1.对步骤1预处理后的csi数据进行分段，将csi数据分成长度为13的18个子段x
i
；其中，x
i
表示划分后的第i个子段，i＝1,2,
……
18；步骤2.1.2.通过18次累加平均得到csi数据的自相关矩阵的估计值步骤2.1.2.通过18次累加平均得到csi数据的自相关矩阵的估计值步骤2.1.3.对自相关矩阵的估计值进行奇异值分解，计算过程如下：其中，u为特征向量，∑为特征值从大到小排列的对角阵；步骤2.1.4.将特征向量u划分成信号子空间u
s
和噪声子空间u
n
；步骤2.1.5.计算噪声子空间u
n
的最小范数向量u
min
；根据信号子空间u
s
和噪声子空间u
n
的最小范数向量u
min
的正交性伪谱p(τ)，p(τ)的表达式如下：其中，a(τ)＝[1 e
j2πδf
·
τ
ꢀ…ꢀ
e
j2π(l-1)δf
·
τ
]
t
；δf表示频域采样间隔，l表示信号传输路径的数量；步骤2.1.6.通过对伪谱p(τ)的峰值搜索，得到各条路径的toa估计；进一步通过非线性最小二乘法得到信道cir的幅值，即各路径的到达强度估计结果。3.根据权利要求2所述的单ap室内入侵目标检测方法，其特征在于，所述步骤2.1.1中，将30维的csi数据分成长度为13的子段，总共得到18个子段；分段结果如下：
其中，x
i
表示划分后的第i个子段，i＝1,2,
……
18。4.根据权利要求2所述的单ap室内入侵目标检测方法，其特征在于，所述步骤2中，动态路径的分离过程如下：步骤2.2.1.记录静态路径为cir0；步骤2.2.2.定时采集csi数据，得到实时cir估计结果cir
d
；步骤2.2.3.判断静态路径cir0和实时cir估计结果cir
d
的维数是否相同，若相同，则无目标入侵；若不同，则有目标入侵，并转到步骤2.2.4；步骤2.2.4.根据实时cir估计结果cir
d
与cir0相比的变化情况，鉴别出动态路径；步骤2.2.5.根据动态路径确定目标位置椭圆，具体为：根据动态路径的到达时间确定目标反射路径d＝d1 d2所对应的路径，将目标定位在由接收端和发射端作为焦点，以及由目标反射路径d所确定的椭圆圆周上。5.根据权利要求4所述的单ap室内入侵目标检测方法，其特征在于，所述步骤2.2.1和步骤2.2.2中，静态路径cir0以及实时cir估计结果，均利用步骤2.1.1至步骤2.1.6中的cir估计方法计算得到。6.根据权利要求1所述的单ap室内入侵目标检测方法，其特征在于，所述步骤1中，滤波去噪的过程为：首先利用hampel滤波方法剔除csi数据中的异常值；然后采用sym8小波对信号进行五层分解，并对细节系数选用启发式阈值heursure和软阈值s模式，根据每一层小波分解的噪声水平估计自适应调整，得到滤波后的csi数据。7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，其特征在于，所述处理器执行所述可执行代码时，用于实现权利要求1至6任一项所述的单ap室内入侵目标检测方法。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，当该程序被处理器执行时，用于实现权利要求1至6任一项所述的单ap室内入侵目标检测方法。

技术总结
本发明涉及WiFi室内定位技术领域，具体公开了一种单AP室内入侵目标检测方法、计算机设备以及存储介质。其中，本发明方法联合CSI数据的幅值和相位信息，将CSI数据分成长度为13的多个子段，通过多次累加平均得到CSI数据的相关矩阵的准确估计，并利用超分辨率谱估计MIN-NORM方法获得超分辨率的信道CIR估计，根据实时CIR估计结果，从中分离出动态路径，进而判断有无入侵的发生。当室内存在入侵目标时，利用动态路径的到达时间确定目标位置椭圆，进一步通过反射波的到达角估计，锁定目标方向，利用目标方向与目标位置椭圆的交点确定入侵目标所处位置，从而实现对入侵目标位置的精确定位。位。位。


技术研发人员：李晶 王兴棉 李新强 张兆磊
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2022/11/11