一种基于环境反向散射的多反射设备定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112986905A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110159183.1(22)申请日2021.02.05(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新西区西源大道2006号(72)发明人梁应敞朱贤明杨刚龙睿哲(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232代理人孙一峰(51)Int.Cl.G01S5/02(2010.01)G01S13/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于环境反向散射的多反射设备定位方法(57)摘要本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种基于环境反向散射的多反射设备定位方法。本发明使用接收机接收信号，包含来自环境射频源的直射链路信号和L个反射设备反向散射信号，接收机通过空域信号处理技术计算信号的到达角度。本发明对多个反射设备同时接入的情况，使用空域滤波的技术，只保留一个角度的信号，同时计算该信号的功率，利用功率信息，对于直射链路信号，可以估算出信源到达接收机距离，对于反射链路信号，可以估算出信源到达反射设备的距离和反射设备到达接收机的距离的乘积。通过已知的和距离有关的信息，和信号到达方向有关的信息，利用几何方法可以估计出反射设备的坐标，实现对反射信号的定位。CN112986905ACN112986905A权利要求书1/2页1.一种基于环境反向散射的多反射设备定位方法，包括环境射频源、L个反射设备、一个有M根天线的接收机，反射设备的编号为l＝0,1,...L‑1，接收机坐标为(xr,yr)，M≥L+1；其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：S1、环境射频源发射射频源信号，反射设备对环境射频源信号进行反向散射；S2、接收机接收信号，进行DOA估计，估计得到直射链路信号和多个反向散射信号的到达角θd和θL＝[θ0,θ1,θ2,...,θl,...θL‑1]；S3、对所有估计出来的到达角的信号各执行一次空域滤波，每一次空域滤波时，设计权向量进行波束成形，处理接收的信号，只保留一个角度的信号，抑制其他方向信号的功率，获得所有到达角对应的方向信号；S4、计算空域滤波后的信号z(n)的功率，设信号有N个采样点，则信号的功率Pz计算方法为：S5、获得所有到达角的方向信号对应的功率以后，根据反向散射信号相比较于直射链路信号会经历两次衰落的特性，区分出直射信号功率和反射信号功率通过直射信号功率计算射频源到接收机的距离df：其中，n代表该环境的衰减系数，β是一个常数，由载波频率和环境决定，n和β均可在实际测量中获得，ps为发射功率；其余的信号为反射链路信号，通过功率估计射频源到反射设备距离和反射设备到接收机距离的乘积D：其中，为环境射频源到第l个反射设备的距离，为第l个反射设备到接收机的距离，αl为第l个反射设备的反射系数；S6、通过几何原理估计反射设备到接收机的距离，具体为根据三角形的余弦定理建立如下方程：其中，Δθ为直射径和反射径之间的夹角，Δθ＝|θd‑θl|，通过方程解得和S7、利用反向散射信号到达角信息θl和反射设备到接收机的距离信息计算反射设备的坐标(xl,yl)：2CN112986905A权利要求书2/2页实现定位。3CN112986905A说明书1/7页一种基于环境反向散射的多反射设备定位方法技术领域[0001]本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种基于环境反向散射的多反射设备定位方法。背景技术[0002]物联网技术近年来得到了充分的发展，反向散射技术以其低成本、低功耗的优点广泛应用于物联网。近几年提出的环境反向散射技术将传统反向散射通信系统的专用射频源替换成环境射频源，避免了对专用射频源的部署，同时复用了环境信号的频谱。因此，环境反向散射技术除了具备反向散射技术一般的优点以外，还具有频谱效率高的优点。[0003]在现实应用中，可以将反射设备部署在物品上，由于射频源信号和反射设备的信号通常来自不同的方向，因此可以在空域区分射频源信号和反射设备信号。同时，当多个反射设备在不同位置时，反射信号到达接收机的方向和功率均有所不同。对接收信号进行空域滤波可以只保留一个方向的信号，可以方便地消除其他方向的信号的干扰，利用反射信号的功率信息可以估计反射信号的经历的大尺度衰落，进而解析出反射设备到接收机的距离，通过距离信息和反射信号到达方向估计能够实现对反射设备的定位。发明内容[0004]本发明的主要内容是提出一种基于环境反向散射的多反射设备定位方法，实现了同时对多个反射设备的定位。[0005]本发明使用接收机接收信号，接收到的信号通常包含来自环境射频源的直射链路信号和L个反射设备反向散射信号，接收机通过空域信号处理技术计算信号的到达角度，计算