[发明专利]一种基于无线能量传输驱动的目标被动追踪系统和方法

权利要求书

1.一种基于无线能量传输驱动的目标被动追踪系统，包括：能量发射装置，多个无源锚节点和目标节点，其中：

所述能量发射装置含有多个天线，具有无线能量发射和反馈数据接收功能；

所述目标节点周期性的广播测距信号；

所述无源锚节点通过接收所述能量发射装置发送的无线能量作为供电电源，并捕捉待追踪目标节点发送的测距信号，且将目标节点发送的测距信号转化为测距信息回传至所述能量发射装置，进而由所述能量发射装置基于该测距信息定位目标节点的位置；

其中，以系统定位精度和能耗的联合优化为目标来选择参与定位的无源锚节点并控制分配所选无源锚节点的接收功率，并且参与定位的无源锚节点根据目标节点到无源锚节点的实际距离以及无源锚节点接收到无线能量的最低门限进行选择；

其中，将系统定位精度和能耗的联合优化目标设置为：

r_x＝min 1^Tr_x

s.t.1^Tr_x≤P₀

其中，为方向角矩阵，φ为第n个无源锚节点到达目标节点的方向角，β为空间衰减因子，为噪声功率，d_n是目标节点到无源锚节点的实际距离，P_tar表示无源锚节点接收到无线能量的最低门限，a_n是用于指示无源锚节点是否激活的阶跃函数，c_n为信道衰减系数，表示无源锚节点接收到的无线能量，P₀为发送信号总功率，r_x是发送信号的功率向量，N是系统中无源锚节点的数量，K是能量发射装置的天线数量。

2.根据权利要求1所述的基于无线能量传输驱动的目标被动追踪系统，其特征在于，还包括将系统定位精度和能耗的联合优化目标设置为：

r_x＝min 1^Tr_x

s.t.1^Tr_x≤P₀

其中，为方向角矩阵，φ为第n个无源锚节点到达目标节点的方向角，β为空间衰减因子，为噪声功率，d_n是目标节点到无源锚节点的实际距离，P_tar表示无源锚节点接收到无线能量的最低门限，a_n是用于指示无源锚节点是否激活的阶跃函数，c_n为信道衰减系数，表示无源锚节点接收到的无线能量，P₀为发送信号总功率，r_x是发送信号的功率向量，N是系统中无源锚节点的数量，K是能量发射装置的天线数量。

3.根据权利要求2所述的基于无线能量传输驱动的目标被动追踪系统，其特征在于，根据以下步骤求解所述系统定位精度和能耗的联合优化目标：

将系统的所有无源锚节点赋予权重并将所有无源锚节点按照权重进行降序排列；

按照排列的顺序，对应每个无源锚节点分别设置为0或1，形成0，1序列，其中，0代表不需要该无源锚节点参与计算，1代表该无源锚节点将参与计算；

针对每一个排列序列，设置联合优化目标中的受限条件，进而采用线性规划方法求解r_x＝min 1^Tr_x，最终选择定位精度最高的序列和对应的r_x的可行解，进而获得参与定位的无源锚节点并控制分配所选无源锚节点的接收功率。

4.根据权利要求2所述的基于无线能量传输驱动的目标被动追踪系统，其特征在于，根据以下步骤求解所述系统定位精度和能耗的联合优化目标：

将系统的所有无源锚节点赋予权重并将所有无源锚节点按照权重进行降序排列；

设定将选择的无源锚节点的数量N_A，从所有无源锚节点中选择权重最大的N_A个节点，并采用线性规划方法求解r_x＝min 1^Tr_x，进而获得参与定位的无源锚节点并控制分配所选无源锚节点的接收功率。