[发明专利]多目标移动设备跟踪无线能量传输方法与系统

说明书

本发明公开了多目标移动设备跟踪无线能量传输方法与系统，属于发电、变电或配电的技术领域。多个目标电子设备需要接收无线能量时在特定频段内选择一个未被其它目标电子设备占用的频点发射该频点的导引信号，各设备发射的单频引导信号在空间叠加，无线能量发射设备的天线阵列多通道接收叠加的导引信号形成多频点导引信号，将多频点导引信号下变频至基带后再对多路基带信号分别作时间反演形成多路基带共轭信号，将多路基带共轭信号经镜像抑制上变频至特定频段并放大后形成多路多频点馈电信号，多路多频点馈电信号经由天线阵列形成多个不同频点的波束，分别指向不同的目标电子设备，实现对多个移动电子设备同时跟踪传能。

技术领域

本发明公开了多目标移动设备跟踪无线能量传输方法与系统，涉及无线充电技术，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

无线能量传输技术可以用于为手机、无线传感器、射频识别标签等各类电子设备提供无线供电。目前已有的无线能量传输技术主要包括近场电感耦合、射频(或者微波)电磁波传输和激光传输等几种方式。近场电感耦合是目前最为成熟的无线能量传输技术，市场上已有针对手机充电的商用产品，但该技术只能用于近距离(毫米至厘米量级)能量传输，被充电设备需放置于一个二维表面上。激光传输可以携带较大量的功率，并实现较远距离的传能，然而障碍物的存在会影响发射与接收装置之间的能量传递。射频电磁波传输采用高频电磁波束传输能量，同样适合较远距离的无线传能，其优点是受环境影响较小，主要缺点则是在开放空间中传输的辐射损耗大，传输效率相对较低。为提高射频无线能量传输效率，可以采用天线阵列波束聚焦的方法。在此基础上，针对手机等移动电子设备，无线能量传输系统需要根据目标移动电子设备的位置实时调整波束方向和波束聚焦点，以实现跟踪无线供电。

目前，射频跟踪无线供电方法多采用基于共轭相位的方向回溯波束成形技术。方向回溯波束形成技术采用相控阵天线，通过接收和分析目标设备发射的导引信号确定相控阵天线形成跟踪波束所需的馈电幅度和相位分布。该技术方案适用于单个目标设备的跟踪无线供电，但在多个目标设备条件下，直接应用该技术方案要求对每个目标设备发射的导引信号分别作相位共轭，导致系统硬件的复杂度和成本增加。已公布的发明专利201810580750.9公开了一种基于聚焦波的多目标选择性无线输能方法及装置，提供了一种对多个目标发射的导引信号进行有效处理的方法，但该发明要求多个目标依次发射充电请求信号，从而要求多个目标设备以及无线能量发射设备通过互相通信实现排队。此外，该发明需要根据接收到的充电请求信号计算多个信道传输函数，并根据多个目标接收到的信号幅度反馈进行优化得到最终的激励信号，因此需要复杂的硬件系统和软件处理算法的支持。如何针对多个目标设备同时发射的多个导引信号，形成多个方向回溯波束同时聚焦输能至多个目标设备，仍然是有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了多目标移动设备跟踪无线能量传输方法与系统，解决了多个目标电子设备发射的多个导引信号的同时接收和处理问题以及如何根据多个导引信号处理结果形成同时指向多个移动的目标电子设备多个电磁波束的技术问题，实现了对多个移动电子设备的同时跟踪传能。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

多目标移动设备跟踪无线能量传输系统包含一个无线能量发射设备和多个目标电子设备。一个或多个目标电子设备需要接收无线能量时，在特定频段内选择一个未被其它目标电子设备占用的频点，发射该频点的导引信号，确保多个目标电子设备的导引信号频点各不相同。多个目标电子设备发射的多个导引信号被无线能量发射设备包含的天线阵列接收。该天线阵列每个单元接收到的信号为所有目标电子设备导引信号的叠加。无线能量发射设备将天线阵列多个单元接收到的多频点导引信号下变频至基带，再对多路基带信号分别作时间反演，形成多路基带共轭信号。该多路基带共轭信号经镜像抑制上变频至特定频段并放大，形成多路多频点馈电信号。多路多频点馈电信号经由天线阵列形成多个不同频点的波束，分别指向不同的目标电子设备。从而实现对多个目标电子设备定向跟踪无线传能。