基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法与流程

文档序号:19865420发布日期:2020-02-08 05:15阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法,其特征在于:依次包括如下步骤:

(1)布置传感器:在粮仓周围布置若干传感器节点;

(2)组建无异常粮情数据库:粮仓内放置无异常粮情的粮食,无线信号发射器发射无线信号,汇总传感器接收到的无线信号,将该无线信号建立起无异常粮情数据库;

(3)采集有异常粮情实验数据:粮仓内放置粮食,无线信号发射器发射无线信号,汇总传感器接收到的无线信号,从而采集到有异常粮情实验数据;

(4)根据公式(1)对采集到的实验数据进行预处理;

其中为高斯掩膜;δrl,t-ω,δrl,i,δrl,t+ω分别是第l条链路上第t-ω时刻,第i时刻,第t+ω时刻传感器接收到的信号强度值;ω为滤波窗口;

(5)对预处理后的数据建立通信链路衰减的线性模型,得到公式(2),

δrt=wδxt+nt;……(2)

其中δrt表示t时刻所有通信链路的接收信号构成的测量矩阵,δxt表示t时刻所有网格的接收信号强度阴影衰落向量,nt代表噪声矢量;w为每条链路上各个网格上权重的矢量矩阵;

(6)由公式(3)求取矢量矩阵;

其中dl为链路l的距离,dij(1)和dlj(2)为网格j到两传感器的距离,λ是调节椭圆范围的参数;h是椭圆内网格与当前链路的距离;

(7)由公式(4)求解通信链路衰减的线性模型,得到图像衰减值;

为δxt的导数;wt为w的转置;

(8)进行图像重建找出异常粮情的位置,方法如下:

1)对各个图像衰减值进行比对,得出图像衰减值最大的网格坐标为jmax;

2)由公式(5)得出异常粮情的位置;

p=ijmax;……(5)

其中,p为异常粮情位置。

2.如权利要求1所述的基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法,其特征在于:步骤(4)中滤波窗口取值为5。

3.如权利要求1所述的基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法,其特征在于:步骤(5)中对预处理后的数据建立通信链路衰减的线性模型的方法为:

在t时刻第l条链路的接收信号强度测量rl,t表示为

rl,t=ps-pl-sl,t-fl,t-nl,t……(6)

其中,ps代表传感器节点的发射功率,pl代表链路l的路径损耗,sl,t代表异常粮情遮挡链路造成的阴影衰落,fl,t代表多径衰落噪声,nl,t代表监控区域的测量噪声;

异常粮情带来的接收信号强度变化为:

将粮仓监控区域均匀划分为n个网格,第l条链路异常粮情带来的阴影衰落可以由所有网格值的加权和来表示,链路l的阴影衰落用空域积分表示为:

其中δxj,t表示粮仓监控区域在第j个网格的接收信号强度变化,wlj表示第l条链路上第j个网格的权重,fl,t=0;

监控区域第l条链路的接收信号强度变化为:

公式(9)为仅考虑第l条链路上接收信号强度变化,当考虑所有链路时,就可以得到公式(2);

δrt=wδxt+nt;……(2)

其中δrt表示t时刻所有通信链路的接收信号构成的测量矩阵,δxt表示t时刻所有网格的接收信号强度阴影衰落向量,nt代表噪声矢量;w为每条链路上各个网格上权重的矢量矩阵。

4.如权利要求1所述的基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法,其特征在于:步骤(6)中公式(3)的得出方法为:

异常粮情影响的区域被建模为以收发节点为焦点的椭圆,在椭圆内的网格认为对结果变化有影响被赋予权重,在椭圆外的网格认为对结果变化无影响权重为0。

5.如权利要求1所述的基于无线层析成像技术的异常粮情检测方法,其特征在于:步骤(7)中公式(4)的得出方法为:

首先极小化目标函数:

其中,式中γ为tikhonov矩阵,代表了模型解的先验信息,||γδxt||表示吉洪诺夫正则化的惩罚项,α是可调的正则化参数,它的大小决定了最后的解是偏向测量数据还是偏向于先验信息;

然后对上式求导可以得到δxt的近似估计从而得出公式(4)

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