[发明专利]一种基于环境反向散射的定位系统

说明书

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定位系统。本发明根据接收机接收到的信号包含来自环境射频源的直射链路信号和经过反向散射体反向散射的环境信号，通过空域信号处理技术计算信号的到达角度，计算结果包含直射链路信号和反向散射信号的到达角度，利用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，区分直射链路和反向散射信号的到达角度，根据反向散射信号的到达角度，解算出反向散射体的坐标实现定位。本发明适用于物流仓库等室内平面定位场景，方案实施简单，具有很强的应用价值。

技术领域

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定位系统。

背景技术

随着5G时代的到来，物联网将迎来飞速发展的阶段，未来通信网络将会随着物联网设备的急速增长而带来巨大的流量和巨大的连接数。在当前5G时代乃至于未来6G新愿景下，高效利用频谱资源是解决物联网巨流量巨连接挑战的有效手段之一。，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，可以减少部署专用射频源的成本，提升了频谱资源的利用率，具有实现高频谱效率、低能耗的定位系统的潜力。

在现实应用场景中，射频源信号和环境反向散射信号通常都来自不同的方向，利用这个特点，可以在空域中区分射频源信号和环境反向散射信号，进而可以得到相应的信号到达方向。在一些应用场景中，可以实现对反向散射体的信号方向进行准确的估计，进而实现对反向散射体的定位。

发明内容

本发明的主要内容是提出一种基于环境反向散射技术的定位系统设计，实现了对环境反向散射体的定位。

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经过反向散射体反向散射的环境信号，接收机通过空域信号处理技术计算信号的到达角度，计算结果通常包含了两个角度，即直射链路信号和反向散射信号的到达角度。本发明利用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，可以区分直射链路和反向散射信号的到达角度，得到反向散射信号的到达角度后，通过系统方案低成本高效率地解算出反向散射体的坐标。

本发明的技术方案是：

一种基于环境反向散射的定位系统，包括射频源、多个有M根天线的接收机、反向散射装置，M≥3；接收机接收直接链路信号和经过反向散射装置反向散射的环境信号，接收机分别获得直射链路信号和反向散射信号的到达角度，根据反向散射信号的到达角度和已知的多个接收机的位置坐标，获得反向散射装置的坐标。

所述接收机分别获得直射链路信号和反向散射信号的到达角度的具体方法为：

假设接收机接收到的信号为：

y(t)＝y_d(t)+y_b(t)+ω(t)

其中，y_d(t)为接收到的直接链路信号，y_b(t)为接收到的反向散射信号，ω(t)是服从循环对称高斯分布的噪声；通过DOA估计算法分别获得直射链路信号和反向散射信号的到达角度，再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，区分出直射链路和反向散射信号的到达角度。

所述获得反向散射装置的坐标的具体方法为：

假设位置坐标为(x₀,y₀)的接收机获得的到达角度为θ₀，在位置坐标为(x₁,y₁)的接收机获得的到达角度为θ₁，则获得反向散射装置的坐标为：

上述方案为针对采用多个接收机的情况，对于采用一个接收机的情况，根据接收机在不同位置坐标获得的反向散射信号的到达角度，来计算反向散射装置的坐标即可，具体为：