专利摘要

一种利用毫米波检测材料的方法及系统，基于无线网络信号传输技术，所述方法的步骤包括：无线接收端接收来自无线发射端的无线信号，并评估接收信号强度指标；依据提取的特征值利用分类算法对结果进行分类；基于分类出的结果利用反馈机制进行调整；本发明的有益效果：本发明的可对常见的固体材料能够进行为准确的识别；利用毫米波技术，为检测的精确度提供了又一有力保证，同时利用算法提高系统的鲁棒性。

权利要求

1.一种利用毫米波检测材料的系统，其特征在于：包括发射端，用于发射毫米波信号到所要探测的物体，并记录发射端正对材料表面的角度θ；接收端，用于接收反射回来的信号并计算RSS值；判断模块，用于根据发射端和接收端所记录的信息，识别出所探测的材料；反馈模块，将判断模块检测出的结果和已知的材料进行比对；显示模块，用来显示经过判断模块所检测出的材料类型。

2.根据权利要求1所述的利用毫米波检测材料的系统，其特征在于：所述接收端的数目为一个或两个以上，当数目为一个时通过移动模拟出天线阵列；所述接收端利用OFDM求得子载波。

3.根据权利要求1所述的利用毫米波检测材料的系统，其特征在于：所述判断模块中，根据发射端和接收端分别记录的角度和信号强度，利用分类算法进行更好的匹配。

4.根据权利要求1所述的利用毫米波检测材料的系统，其特征在于：所述反馈模块反馈针对分类识别的结果的响应信息，调整分类算法模型。

5.根据权利要求1所述的利用毫米波检测材料的系统，其特征在于：所述判断模块对信道状态信息的时间序列实施数据分割得到若干子序列，根据子序列计算出信号衰减值；根据发射端对物体表面的入射角度和经过反射后的信号衰减来判断物体的大致类别。

6.一种利用毫米波检测材料的系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：（S101）发射端发射毫米波信号到所要探测的物体；（S102）接收端接收发射端反射回来的信号并计算RSS值；（S103）判断模块识别所探测的材料；（S104）显示模块显示经过判断模块所检测出的材料类型。

7.根据权利要求6所述的利用毫米波检测材料的系统的方法，其特征在于：所述步骤（S103）中，预先建立起以设定空间内由于所测材料的特性不通所导致信道状态信息变化的模式作为训练样本的模型；将发射端的入射角度和子序列的信号衰减量作为特征值输入到训练样本的模型中，得出目标材料的大致类别。

8.根据权利要求7所述的利用毫米波检测材料的系统的方法，其特征在于：利用K-近邻法对大致分类进行准确分类，进而判断出所测物体具体属于那种类别。

9.根据权利要求6所述的利用毫米波检测材料的系统的方法，其特征在于：所述的利用毫米波检测材料的系统的方法还包括数据校正，具体为：判断模块所判断出的结果与材料实际有出入时进行校正后重新测量。

10.根据权利要求6所述的利用毫米波检测材料的系统的方法，其特征在于：所述发射端记录发射端正对材料表面的角度；获得发射初始信号的强度和角度；所述接收端利用OFDM求得子载波。

说明书

技术领域

本发明涉及信息处理技术，尤其涉及一种利用毫米波检测材料的方法及系统。

背景技术

如今，基于无线信号的检测在各种场合发挥着重要作用，如跌倒检测、人体手势识别、物体成像等，随着无线通信频谱资源越来越紧张以及数据传输速率越来越高的必然趋势下,60GHz频段无线短距通信技术也越来越受到关注,成为未来无线通信技术中最具潜力的技术之一。60GHZ频率的无线信号有许多可使用的频谱信号，微波无线通信技术因为有足够的带宽资源，无需使用复杂技术就可以在较低的信噪比下达到较高的传输速率，性能是其他无线传输技术数十倍。微波通信技术在许多领域得到了推广应用。现有的材料检测设备或者金属检测仪由于其不便携带且只能检测出金属不能分别出具体的材料类型，随着微波无线通信技术的普及，不需要笨重的设备和易部署，毫米波主要依靠发射端发射和接受端接收，通过对比信号损失来识别材料。

现有的金属检测方法是利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场，这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流，涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声，这种检测方法能够广泛地应用到加工业，政府机关，娱乐场所和出入境口岸，这种金属检测方法只能识别出金属材料，但不能具体识别出哪一种金属材料。另外，现有的金属探测仪只能够很好的区分金属和非金属。如果需要利用简单的设备能够很好地区分出具体是哪种材料也很困难。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种利用毫米波检测材料的系统及方法，解决现有技术中具体实施和定位性能比较差的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：设计、制造了一种利用毫米波检测材料的系统，包括发射端，用于发射毫米波信号到所要探测的物体，并记录发射端正对材料表面的角度θ；接收端，用于接收反射回来的信号并计算RSS值；判断模块，用于根据发射端和接收端所记录的信息，识别出所探测的材料；反馈模块，将判断模块检测出的结果和已知的材料进行比对；显示模块，用来显示经过判断模块所检测出的材料类型。

作为本发明的进一步改进：所述接收端的数目为一个或两个以上，当数目为一个时通过移动模拟出天线阵列；所述接收端利用OFDM求得子载波。

作为本发明的进一步改进：所述判断模块中，根据发射端和接收端分别记录的角度和信号强度，利用分类算法进行更好的匹配。

作为本发明的进一步改进：所述反馈模块反馈针对分类识别的结果的响应信息，调整分类算法模型。

作为本发明的进一步改进：所述判断模块对信道状态信息的时间序列实施数据分割得到若干子序列，根据子序列计算出信号衰减值；根据发射端对物体表面的入射角度和经过反射后的信号衰减来判断物体的大致类别。

本发明同时提供了一种利用毫米波检测材料的系统的方法，包括如下步骤：（S101）发射端发射毫米波信号到所要探测的物体；（S102）接收端接收发射端反射回来的信号并计算RSS值；（S103）判断模块识别所探测的材料；（S104）显示模块显示经过判断模块所检测出的材料类型。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（S103）中，预先建立起以设定空间内由于所测材料的特性不通所导致信道状态信息变化的模式作为训练样本的模型；将发射端的入射角度和子序列的信号衰减量作为特征值输入到训练样本的模型中，得出目标材料的大致类别。

作为本发明的进一步改进：利用K-近邻法对大致分类进行准确分类，进而判断出所测物体具体属于那种类别。

作为本发明的进一步改进：所述的利用毫米波检测材料的系统的方法还包括数据校正，具体为：判断模块所判断出的结果与材料实际有出入时进行校正后重新测量。

作为本发明的进一步改进：所述发射端记录发射端正对材料表面的角度；获得发射初始信号的强度和角度；所述接收端利用OFDM求得子载波。

本发明的有益效果是：基于毫米波的金属检测方法不管在具体实施上还是定位性能上，较之前的金属检测方法都有很大的提高；可利用现有开放的无线频谱展开测量；仅需要依赖毫米波，也无须用其他的任何改动，不需要其他额外的设备；无线信号受非视距影响小，即时在有阻挡的情况下能够有效地测量；能够更加精确的区分去不同的类型的材料。

【附图说明】

附图1为本发明的一种实施例的毫米波检测固体材料系统的硬件构成示意图；

附图2为本发明的毫米波检测固体材料系统的实时流程简图；

附图3为本发明的一种实施例的毫米波检测方法的实现流程示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

一种利用毫米波检测材料的系统，包括发射端，用于发射毫米波信号到所要探测的物体，并记录发射端正对材料表面的角度θ；接收端，用于接收反射回来的信号并计算RSS值；判断模块，用于根据发射端和接收端所记录的信息，识别出所探测的材料；反馈模块，将判断模块检测出的结果和已知的材料进行比对；显示模块，用来显示经过判断模块所检测出的材料类型。

所述接收端的数目为一个或两个以上，当数目为一个时通过移动模拟出天线阵列；所述接收端利用OFDM求得子载波。

所述判断模块中，根据发射端和接收端分别记录的角度和信号强度，利用分类算法进行更好的匹配。

所述反馈模块反馈针对分类识别的结果的响应信息，调整分类算法模型。

所述判断模块对信道状态信息的时间序列实施数据分割得到若干子序列，根据子序列计算出信号衰减值；根据发射端对物体表面的入射角度和经过反射后的信号衰减来判断物体的大致类别。

本发明同时提供了一种利用毫米波检测材料的方法，包括如下步骤：（S101）发射端发射毫米波信号到所要探测的物体；（S102）接收端接收发射端反射回来的信号并计算RSS值；（S103）判断模块识别所探测的材料；（S104）显示模块显示经过判断模块所检测出的材料类型。

所述步骤（S103）中，预先建立起以设定空间内由于所测材料的特性不通所导致信道状态信息变化的模式作为训练样本的模型；将发射端的入射角度和子序列的信号衰减量作为特征值输入到训练样本的模型中，得出目标材料的大致类别。

利用K-近邻法对大致分类进行准确分类，进而判断出所测物体具体属于那种类别。

所述的利用毫米波检测材料的系统的方法还包括数据校正，具体为：判断模块所判断出的结果与材料实际有出入时进行校正后重新测量。

所述发射端记录发射端正对材料表面的角度；获得发射初始信号的强度和角度；所述接收端利用OFDM求得子载波。

在一实施例中，本发明的基于毫米波的判别材料的实现系统，包括：

发射端，用于发射毫米波信号到所要探测的物体，并记录发射端正对材料表面的角度θ；

接收端，用于接收反射回来的信号并计算RSS值；

判断模块，用于根据发射端和接受端所记录的信息，对比材料识别表和利用相关算法进行更好地匹配，识别出所探测的材料

反馈模块，将判断模块检测出的结果和已知的材料进行比对，如果出现偏差，进行校正，从而是判别算法更为精确

显示模块，用来显示经过判断模块所检测出的材料类型。

对于上述基于毫米波的判别材料的实现系统，其具体的实现步骤如下：

S1、无线接收端接收来自无线发射端的无线信号，并利用OFDM求得子载波

S2、根据接收端接收的信号强度和发射端的入射角度来进行分类判别

S3、基于上述步骤判别出的大致分类，利用K-近邻法对大致分类进行准确分类，进而判断出所测物体具体属于那种类别。

在实际应用中，本发明的基于毫米波的判别材料的方法可在应用服务器上实现。本发明中，所述无线发射端的数目为一个，所述无线接收端的数目为一个或者两个以上。系统中由多根天线来发送和接收无线信号；当无线接收端的数目为一个时，通过移动无线接收端将其模拟成一个阵列。如附图1所述，检测系统中存在一个无线发射端和一个无线接收端，其中无线发射端是不动的，无线接收端是不断的移动。在被检测环境中，只需要将被检测物体放置事先搭建好的环境中，系统将利用无线接收端所接收的信号对物体材料进行检测，并从而判断材料的类别。显示模块包括手机、电脑、平板电脑、掌上电脑和液晶显示屏等均可显示结果的设备。

为了建立无线信号和被测物体之间的联系，本发明采用无线网络的接收信号强度（RSS）作为指示物。基于无线电传播模型，本发明建立起了RSS与被测物体之间的联系。当发射端以一定的入射角进行发射被所测物体的表面进行二次反射，根据反射后的信号衰减程度来判定物体大致属于哪一类。本发明利用正交频分载波复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiple,OFDM）得到子载波，而使用这种方法得到的信号与被测物体之间建立联系会提高对材料类别判断的准确率。

具体地，所述步骤S1中，采集初始信道状态数据，基于多输入多输出技术，利用OFDM得到子载波，利用数据过滤技术和滑动平均方法对信道状态信息进行平滑处理。

所述步骤S2进行材料类别的初步判断:

S21、对信道状态信息的时间序列实施数据分割得到若干子序列，根据子序列计算出信号衰减值；

S22、根据发射端对物体表面的入射角度和经过反射后的信号衰减来判断物体的大致类别；

为了更为精确地识别出材料的类别，本发明使用了基于K-近邻法以入射角度和信号衰减量这两个值作为特征值，在S2步骤判别出的大类别的基础上更为精确地识别出哪种材料；为更好地利用该算法进行判别，引入了反馈模块，如果出现识别错误，将此信息反馈到步骤S22中进行继续判别。

进一步地，所述步骤S3包括：

S31、基于统计学习理论，预先建立以发射端入射角和信号衰减值作为二维特征，以设定空间内的数据为训练样本，然后得出训练样本的特征模型；

S32、在步骤S22基础之上，将所测的物体一组二维特征值作为参数输入到S31的模型中，得出所测材料的准确分类；

S33、将S32的结果呈现到显示模块；

本发明还提供了一种基于毫米波的判别材料的实现的系统，如附图3所示，基于无线信号的传输技术，包括：

信号发射和接收模块31，用于无线接收端接收来自无线发射端的无线信号，并评估信道状态信息；

判断模块32，用入射角和信号衰减量来识别出材料所述的类别；

显示模块33，将判断模块识别出的材料类型显示出来；

反馈模块34，基于判断模块的结果和材料类型的差异，将此差异值作为特征反馈给判断模块；

本发明的基于毫米波的判别材料的实现的系统中，所述无线发射单的数目为一个，所述无线接收端的数目为一个或者多个，当无线接收端的数目为1个时，通过移动模拟出天线阵列。

进一步地，所述信号发射和接收模块包括：

信号发射端311：能够发射出相关毫米波的设备

信号接收端312：能够接收毫米波的天线；

进一步地，所述判断模块包括：

计算单元321，基于统计学习理论，预先建立起以设定空间内由于所测材料的特性不通所导致信道状态信息变化的模式作为训练样本的模型

识别单元322，用于将发射端的入射角度和子序列的信号衰减量作为特征值输入到训练样本的模型中，从而得出目标材料的类别；

本发明的基于毫米波的判别材料的实现的系统中还包括反馈模块34，用于反馈对判别结果的响应信息，调整K-近邻算法的模型。

本发明通过以基于毫米波的接收信号强度为基础，并利用发射端发射的角度值作为特征值，使用相应的模型算法，从而实现精确的分类。

在又一实施例中，利用毫米波检测材料的方法，包括如下步骤：

1)利用发射端，获得发射初始信号的强度和角度；

2)根据接收端所获得的信号强度，利用判断模块，计算出信号损失量，然后结合角度判断出所判定的角度；

3)利用校正模块，如果判断模块所判断出的结果与实际有出入，进行校正后重新测量；

4)利用显示模块，调用判断模块和校正模块统一后的结果，显示出所测量的材料的类型。

利用毫米波的优点，设计出了一种基于毫米波的材料识别系统，并使用改进的算法和校正模块能够更准确对材料进行识别；本发明的材料检测系统的处理过程，首先根据得到发射端和接收端的信号强度和发射端信号与材料表面的角度，使用机器学习的分类算法判断所检测材料的类型，再通过人工和算法的不断的校正，达到更为精确的识别。

对所测的材料进行分类识别，识别稳定性好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

利用毫米波检测材料的方法及系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。