[發(fā)明專利]基于視覺感知的毫米波/太赫茲通信方法、裝置和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110698104.4
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113595608B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高飛飛;張騰宇;張浩;王鳴錦
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H01Q3/30;H01Q3/32;G01S5/08;G01S13/06
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 蔣娟

本發(fā)明提供一種基于視覺感知的毫米波/太赫茲通信方法、裝置和系統(tǒng)，其中通信方法包括：利用相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像信息以及移動端的深度信息；利用所述智能反射面根據(jù)所述圖像信息識別出移動端在圖像中的位置；基于所述移動端的深度信息，將移動端在圖像中的位置轉(zhuǎn)化為移動端的三維坐標(biāo)；基于所述移動端的三維坐標(biāo)所計(jì)算出的移動端所在實(shí)時(shí)位置的俯仰角和方位角，控制智能反射面的天線將信號波束指向移動端方向。本發(fā)明可以快速識別移動端并確定目標(biāo)位置，并控制智能反射面的相控陣天線產(chǎn)生對應(yīng)方向的俯仰角和方位角，可以使波束更快指向?qū)?yīng)目標(biāo)，提高識別移動端位置的能力，降低時(shí)延，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)波束跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于視覺感知的毫米波/太赫茲通信方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通信技術(shù)行業(yè)自誕生以來一直遵循著“十年一換代”的“摩爾定律”，從1980年開始的第一代移動通信(1G)的模擬通信方式，到1990左右以TDMA為核心技術(shù)的2G，再到本世紀(jì)初以CDMA為核心技術(shù)的3G時(shí)代，再到2010年左右以O(shè)FDM技術(shù)為核心的4G移動通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用，移動通信整體在朝著越來越快、越來越穩(wěn)定、越來越安全的方向發(fā)展。2020年因?yàn)榈谖宕苿油ㄐ偶夹g(shù)(5G)的問世而被稱為“5G元年”，其在增強(qiáng)的移動帶寬通信(eMBB)、超可靠低時(shí)延通信(URLLC)、大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC)等場景有著很好的表現(xiàn)。

目前，傳統(tǒng)的高頻通信領(lǐng)域的智能反射面的波束賦形與跟蹤基本采用如下方式：先使用導(dǎo)頻掃描和遍歷智能反射面方向上的所有相位，以確定移動端的方向。當(dāng)移動端移動時(shí)，傳統(tǒng)方法需要不斷發(fā)送導(dǎo)頻掃描移動端方向附近的信噪比，移動端需要通過上行信道將信噪比的值反饋給智能反射面，隨后智能反射面選取最大的方向的信噪比為反射波束的方向；在雷達(dá)相控陣領(lǐng)域，主要采用的是將信道分為通信信道和信標(biāo)信道，依賴差功分網(wǎng)絡(luò)對信標(biāo)信道的信道值進(jìn)行波達(dá)算法分析，由此判斷信號來源方向。

上述系統(tǒng)對智能反射面的硬件依賴程度較大，當(dāng)掃描信號能量較弱或信標(biāo)信號能量難以檢測時(shí)，不便確定移動端方向。并且導(dǎo)頻占用了較多的信道資源。當(dāng)移動端數(shù)較多的時(shí)候，計(jì)算復(fù)雜度也急劇上升，時(shí)延較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于視覺感知的毫米波/太赫茲通信方法、裝置和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，以實(shí)現(xiàn)使用光譜判斷目標(biāo)位置，并跟蹤目標(biāo)，節(jié)約了導(dǎo)頻所占用的信道資源；當(dāng)移動端數(shù)目較多時(shí)，計(jì)算復(fù)雜度并未改變，時(shí)延較小。

本發(fā)明提供一種基于視覺感知的毫米波/太赫茲通信方法，包括：

利用相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像信息以及移動端的深度信息；所述相機(jī)設(shè)置在智能反射面上；

利用所述智能反射面根據(jù)所述圖像信息識別出移動端在圖像中的位置；

基于所述移動端的深度信息，將移動端在圖像中的位置轉(zhuǎn)化為移動端的三維坐標(biāo)；

基于所述移動端的三維坐標(biāo)所計(jì)算出的移動端所在實(shí)時(shí)位置的俯仰角和方位角，控制智能反射面的天線將信號波束指向移動端方向。

優(yōu)選的，所述的基于視覺感知的毫米波/太赫茲通信方法，其中，所述相機(jī)坐標(biāo)原點(diǎn)在相機(jī)表面的幾何中心處，所述智能反射面的坐標(biāo)原點(diǎn)近似地和相機(jī)坐標(biāo)原點(diǎn)相同；

所述移動端在相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為：

(X_OQ,Y_OQ,Z_OQ)

所述移動端在智能反射面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為：

所述移動端在相機(jī)坐標(biāo)系中以及在智能反射面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換公式為：

所述移動端的俯仰角θ由下式求得：