[發明專利]一種多背向散射標簽同時通信并定位的方法、裝置和系統

有效

• 申請號: 202011619652.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112702110B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王巍;張夏楠;江濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B7/22
• 分類號: H04B7/22;G01S5/02;G01S5/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種多背向散射標簽同時通信并定位的方法，其特征在于，包括：

S1：利用多天線設備1發射無線信號經至少一個背向散射標簽反射并傳輸至多天線設備2；

S2：解析所述多天線設備2接收到的所述無線信號從中獲取背向散射反射信號與直射路徑信號對應的高維特征參數；所述高維特征參數標識所述背向散射反射信號和所述直射路徑信號各自對應的傳播路徑的角度和長度；所述背向散射反射信號表示從多天線設備1出射只經所述背向散射標簽反射未經環境反射和/或散射影響的信號，所述直射路徑信號表示從多天線設備1出射未經環境影響直接傳播到所述多天線設備2的信號；

S3：根據所述背向散射反射信號對應的高維特征參數同時解碼各個所述背向散射標簽對應的傳輸數據；

S4：利用各個所述背向散射標簽對應的傳輸數據與所述直射路徑信號對應的高維特征參數計算各個所述背向散射標簽和所述多天線設備2相對于所述多天線設備1的位置信息；

所述S4包括：

所述多天線設備2、所述多天線設備1和第m個背向散射標簽的位置分別記為笛卡爾坐標系上的(0，0)，(x_tx，y_tx)，(x_m，y_m)；直射路徑的信號發射角、信號到達角和信號飛行時間分別記為θ_tx，τ_tx；背向散射對應的傳播路徑的信號發射角、信號到達角和信號飛行時間記為θ_m、τ_m，則有：

信號發射角：AoA：

信號到達角：AoD：

信號飛行時間：ToF：c為光速；α表示所述多天線設備1相對于所述多天線設備2的角度信息，計算公式為：l_d分別表示路徑的長度，三者之間的關系為：l_d＝||x_tx，y_tx||₂；

通過求解優化方程中的L，同時定位單個所述背向散射標簽的位置和所述多天線設備1的位置；其中，

L_m＝[(x_tx，y_tx)，(x_m，y_m)]；

或，通過求解優化方程獲得多個所述背向散射標簽的位置和所述多天線設備1的位置。

2.如權利要求1所述的多背向散射標簽同時通信并定位的方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

利用所述多天線設備1發射無線信號至所述背向散射標簽，以使所述背向散射標簽將標簽數據調制至所述無線信號中并反射傳輸至所述多天線設備2；

其中，所述標簽數據包括身份編碼和待傳遞數據，所述身份編碼用于標識各個所述背向散射標簽的身份信息。

3.如權利要求2所述的多背向散射標簽同時通信并定位的方法，其特征在于，所述多天線設備2接收到的無線信號，包括：

從所述多天線設備1直接傳輸至所述多天線設備2的無線信號；和，

從所述多天線設備1發射經過環境反射、散射后傳輸至所述多天線設備2的無線信號；和，

從所述多天線設備1發射經過所述多背向散射標簽反射后傳輸至所述多天線設備2的信號；和，

從所述多天線設備1發射經過所述多背向散射標簽反射、環境反射和散射后，傳輸至所述多天線設備2的無線信號。

4.如權利要求1所述的多背向散射標簽同時通信并定位的方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

解析所述多天線設備2接收到的所述無線信號從中獲取表示無線信道對無線信號幅值、相位的影響的信道狀態信息；

根據所述信道狀態信息計算所述背向散射反射信號與所述直射路徑信號對應的高維特征參數。

5.如權利要求4所述的多背向散射標簽同時通信并定位的方法，其特征在于，所述步驟S2還包括：

基于時域上高維特征參數的分布，過濾與環境反射影響和折射影響有關的信號對應的傳播路徑，分離所述背向散射反射信號與所述直射路徑信號各自對應的高維特征參數。