本发明专利技术公开了一种全息弥散张量成像电磁定位方法，包括，利用传感器采集电磁波数据；对采集到的电磁波数据进行预处理；根据预处理后的数据，计算目标的弥散张量；利用弥散张量数据，采用算法求解并进行图像重构和定位分析；根据重构的图像和定位结果，进行目标的定位分析和位置估计。本发明专利技术不需要与物体直接接触，通过测量电磁波与物体的相互作用来获取位置和形状信息，可以提供更详细和全面的物体位置和形状信息，有助于更准确地描述物体的几何结构和空间分布，通过合理的信号处理和算法设计，可以降低环境噪音和干扰对成像结果的影响，提高成像的可靠性和稳定性，更加精准的确定目标的位置。定目标的位置。定目标的位置。
【技术实现步骤摘要】
一种全息弥散张量成像电磁定位导航装置及定位方法
[0001]本专利技术涉及电磁
，特别是一种全息弥散张量成像电磁定位导航装置及定位方法。
技术介绍
[0002]随着科学技术的进步，近几年迅速发展了一项新的磁共振成像技术，弥散张量成像，是在弥散加权成像基础上发展起来的新方法，是磁共振成像的特殊形式；传统电磁定位方法常常依赖于电磁波的传播和反射特性，然而，电磁波在传播过程中会受到衰减、散射和多径效应等影响，导致信号强度下降和传播路径的不确定性增加，这可能导致定位精度的降低和对目标位置的误判，在复杂的室内或城市环境中，电磁信号会经历多次反射和散射，形成多条路径到达接收器，这种多路径效应会导致信号重叠和干扰，使得目标定位变得更加困难，且容易产生误差。
技术实现思路
[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述和/或现有的全息弥散张量成像电磁定位方法中存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种全息弥散张量成像电磁定位导航装置及定位方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种全息弥散张量成像电磁定位方法，其包括，利用传感器采集电磁波数据；对采集到的电磁波数据进行预处理；根据预处理后的数据，计算目标的弥散张量；利用弥散张量数据，采用算法求解并进行图像重构；根据重构的图像，进行目标的定位分析和位置估计。
[0008]作为本专利技术所述全息弥散张量成像电磁定位方法的一种优选方案，其中：所述电磁波数据包括目标与电磁波的散射数据，散射场的幅度和相位信息。
[0009]作为本专利技术所述全息弥散张量成像电磁定位方法的一种优选方案，其中：所述对采集到的电磁波数据进行预处理包括如下步骤：通过高通滤波算法，去除数据中的噪声，减少后续处理步骤中的误差和干扰；通过动态范围压缩技术来增强信号的强度或对比度，提高目标信号的可视化效果和分析能力；根据校正系统的非线性相应，对数据进行校正；若数据存在缺失或不完整的情况，使用插值算法或填补方法进行数据的补全；对采集的数据进行归一化处理，消除由于采样率或数据幅度差异引起的偏差。
[0010]作为本专利技术所述全息弥散张量成像电磁定位方法的一种优选方案，其中：所述根据预处理后的数据，计算目标的弥散张量包括如下步骤：准备好经过校正和滤波的散射数
据，通过分析散射数据，获得目标与电磁波相互作用的信息，根据采集到的数据，建立Mie散射模型，模型公式如下：
[0011]散射截面：C_sca＝2*π*r^2*∑(2l+1)*|a_l|^2
[0012]其中，C_sca表示散射截面，r是目标的半径，l是散射阶数，a_l是Mie系数；
[0013]吸收截面：C_abs＝2*π*r^2*∑(2l+1)*|b_l|^2
[0014]其中，C_abs表示吸收截面，r是目标的半径，l是散射阶数，b_l是Mie系数；
[0015]散射幅度：f_sca＝∑(2l+1)*(a_l*g_l+b_l*h_l)
[0016]其中，f_sca表示散射幅度，l是散射阶数，a_l和b_l是Mie系数，g_l和h_l是散射角度的Mie函数；
[0017]通过逆时偏移方法计算目标的弥散张量，在范围向压缩阶段，对经过距离向压缩的数据进行频率分析和FFT处理，以将频域信息转换为空域信息，具体的范围向压缩公式如下：
[0018]S(r,θ)＝FFT(E(t,θ))*exp(
‑
j2πfr/c)
[0019]其中，S(r,θ)表示压缩后的数据在极坐标中的表示，r和θ分别表示距离和角度，E(t,θ)是距离向压缩后的数据，f是频率，c是光速；
[0020]将压缩后的数据在距离和角度两个维度上进行反投影，得到高分辨率的目标图像，具体的逆时偏移重建公式如下：
[0021]I(x,y)＝∫[S(r,θ)*exp(j2π(kxsinθ+kycosθ))]dθ
[0022]其中，I(x,y)表示重建的目标图像在笛卡尔坐标中的表示，x和y分别表示水平和垂直方向的坐标，S(r,θ)是范围向压缩后的数据，k是波数。
[0023]作为本专利技术所述全息弥散张量成像电磁定位方法的一种优选方案，其中：所述进行图像重构和定位分析包括如下步骤：采集目标与电磁波相互作用的散射数据，建立目标的散射模型，进行正向模拟，计算预期的散射数据，选择适当的反向散射问题求解算法，推导目标的电磁特性和空间分布，通过反向散射问题求解算法得到目标的属性参数，利用这些参数进行图像重构和目标定位，根据重建的图像和目标属性，进行分析。
[0024]作为本专利技术所述全息弥散张量成像电磁定位方法的一种优选方案，其中：所述目标属性包括目标的形状、尺寸、位置和材料。
[0025]作为本专利技术所述全息弥散张量成像电磁定位方法的一种优选方案，其中：所述根据重构的图像，进行目标的定位分析和位置估计具体如下：重构的图像呈现的是二维图，反射强度直观的展示了目标在不同位置的电磁反射能力，反射强度通常用颜色的深浅程度来表示目标的反射能力；当目标位于图像上时，那么对应着一个或多个像素点，二维图呈现深红色，可以确定目标的大致位置；当目标处于图像上且二维图呈现浅绿色，那么目标的位置模糊；目标的边界表现为反射强度发生急剧变化的区域，在目标的边界处，由于电磁波与目标的相互作用导致反射强度发生明显的变化，通过检测这些边界区域，可以确定目标的轮廓，进一步细化目标的定位；若二维图像显示的色彩由浅变深，则目标的轮廓范围变小，通过深度最深的轮廓范围确定所在位置；若二维图像显示的色彩深浅交替出现，则目标的轮廓范围不明确，不能确定目标的具体所在位置；若目标范围具体位置范围不明确，通过观察二维图呈现的像素点位置，当像素点处于密集程度时，则确定目标的轮廓范围。
[0026]第二方面，本专利技术实施例提供了一种全息弥散张量成像电磁定位导航装置，其包
括：采集模块，其利用传感器采集电磁波数据；数据处理模块，其对采集到的电磁波数据进行预处理；计算模块，其根据预处理后的数据，计算目标的弥散张量；分析模块，其根据重构的图像，进行目标的定位分析和位置估计。
[0027]本专利技术有益效果为：本专利技术提供一种全息弥散张量成像电磁定位方法，不需要与物体直接接触，通过测量电磁波与物体的相互作用来获取位置和形状信息，相对于传统的二维成像方法，全息弥散张量成像可以实现三维成像，它可以提供更详细和全面的物体位置和形状信息，有助于更准确地描述物体的几何结构和空间分布，通过合理的信号处理和算法设计，可以降低环境噪音和干扰对成像结果的影响，提高成像的可靠性和稳定性，更加精准的确定目标的位置。
附图说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全息弥散张量成像电磁定位方法，其特征在于：包括，利用传感器采集电磁波数据；对采集到的电磁波数据进行预处理；根据预处理后的数据，计算目标的弥散张量；利用弥散张量数据，采用算法求解并进行图像重构；根据重构的图像，进行目标的定位分析和位置估计。2.如权利要求1所述的全息弥散张量成像电磁定位方法，其特征在于：所述电磁波数据包括目标与电磁波的散射数据，散射场的幅度和相位信息。3.如权利要求1所述的全息弥散张量成像电磁定位方法，其特征在于：所述对采集到的电磁波数据进行预处理包括如下步骤：通过高通滤波算法，去除数据中的噪声，减少后续处理步骤中的误差和干扰；通过动态范围压缩技术来增强信号的强度或对比度，提高目标信号的可视化效果和分析能力；根据校正系统的非线性相应，对数据进行校正；若数据存在缺失或不完整的情况，使用插值算法或填补方法进行数据的补全；对采集的数据进行归一化处理，消除由于采样率或数据幅度差异引起的偏差。4.如权利要求1所述的全息弥散张量成像电磁定位方法，其特征在于：所述根据预处理后的数据，计算目标的弥散张量包括如下步骤：准备好经过校正和滤波的散射数据，通过分析散射数据，获得目标与电磁波相互作用的信息，根据采集到的数据，建立Mie散射模型，模型公式如下：散射截面：C_sca＝2*π*r^2*∑(2l+1)*|a_l|^2其中，C_sca表示散射截面，r是目标的半径，l是散射阶数，a_l是Mie系数；吸收截面：C_abs＝2*π*r^2*∑(2l+1)*|b_l|^2其中，C_abs表示吸收截面，r是目标的半径，l是散射阶数，b_l是Mie系数；散射幅度：f_sca＝∑(2l+1)*(a_l*g_l+b_l*h_l)其中，f_sca表示散射幅度，l是散射阶数，a_l和b_l是Mie系数，g_l和h_l是散射角度的Mie函数；通过逆时偏移方法计算目标的弥散张量，在范围向压缩阶段，对经过距离向压缩的数据进行频率分析和FFT处理，以将频域信息转换为空域信息，具体的范围向压缩公式如下：S(r,θ)＝FFT(E(t,θ))*exp(
‑
j2πfr/c)其中，S(r,θ)表示压缩后的数据在极坐标中的表示，r和θ分别表示距离和角度，E(t,θ)是距离向压缩后的数据，f是频率，c是光速；将压缩后的数据在距离和角度两个...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜锐波，
申请(专利权)人：上海叮铃铃信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。