多径环境下无线层析成像网络的线性成像模型与正则化解法研究

无线层析成像是利用无线射频信号穿透障碍物时的衰减效应，通过测量无线网络节点间通信信号的路径损耗来反演得到网络覆盖区域内障碍物位置信息的计算成像技术，为灾难救援时的微功率目标探测提供了新的技术途径。然而无线传输的多径效应使得无线层析成像技术面临挑战，首先是多径分量的不准确估计会严重影响目标线性成像模型的准确性；第二是成像反演方程的解对误差极其敏感，需要有效的由观测矩阵重建层析图像的解算方法。针对以上问题，本课题基于分数阶傅立叶变换方法实现精确的多径信道参数估计，建立多径环境下无线层析成像模型，修正静止目标的多径伪像；分析动态多径分量对无线通信接收信号强度方差的影响，界定线性区间，建立移动目标空间位置的线性成像模型；分析层析成像反演方程的不适定特征，探讨求解反问题的优化Tikhonov和全变差正则化解法，达到多径环境下无线层析成像网络精确定位成像的目标。

无线层析成像技术是通过测量无线网络节点间信号的阴影衰落来形成探测区域内障碍物的截面图像，该技术能应用于烟、雾、霾等特殊环境，可用于紧急救援、安全监控的目标定位。本项目研究了基于接收信号强度测量值的无线层析成像模型，多径环境下的无线层析成像系统伪像消除方法和无线层析成像的反问题求解图像重建算法，取得的主要研究成果包括：（1）提出了基于分数阶傅里叶变换的多径信道参数探测与估计方法；（2）提出了运动目标下的无线层析成像图像重建和目标跟踪一体化框架；（3）提出了链路阴影衰落恒定离心率椭圆模型，基于离线预迭代的实时图像重建算法。发表（含录用）论文14篇，申请发明专利3项，获授权1项实用新型专利。构建了20个节点的无线层析成像实验系统，开展了室外及室内办公环境目标定位跟踪实验，成像分辨率达到0.1m，定位误差达到0.2m。