一种智能反射平面辅助的无线感知方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种智能反射平面辅助的无线感知方法及装置，涉及无线定位技术领域，可以实现非视距感知。本发明专利技术实施例包括：通过雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成并发射信号，形成第一雷达信号和第二雷达信号；其中，目标波束成形向量用于表示发射天线阵列中各发射天线发射的信号的幅值和相位，第一雷达信号的波束方向指向感知区域，多个第二雷达信号与多个IRS一一对应，每个第二雷达信号的波束方向指向一个IRS，每个第二雷达信号经过IRS反射后波束方向指向感知区域。然后接收第一雷达信号对应的第一回波信号，接收每个第二雷达信号对应的第二回波信号，基于第一回波信号和各第二回波信号，确定感知区域中物体的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种智能反射平面辅助的无线感知方法及装置
本专利技术涉及无线定位
，特别是涉及一种智能反射平面辅助的无线感知方法及装置。
技术介绍
利用雷达感知周围环境是一种获取环境信息的常用方式，例如在车联网应用中，利用车辆上安装的雷达感知周围环境，确定周围环境中包括的物体的位置信息，从而为车辆行驶过程中的决策提供帮助。而由于雷达信号的视距传输特性，雷达发射的雷达信号遇到遮挡物会被遮挡物反射，使得雷达信号无法到达被遮挡物遮挡的物体。可见雷达发射的雷达信号容易受到遮挡物的影响，使得雷达不能感知到被遮挡物遮挡的物体，即不能够实现非视距感知。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种智能反射平面辅助的无线感知方法及装置，以实现非视距感知。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种智能反射平面辅助的无线感知方法，应用于电子设备，所述电子设备中配置有雷达，所述雷达的扫描环境中包括多个位于不同位置的智能反射平面IRS，所述方法包括：通过所述雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成信号，并发射生成的信号，形成第一雷达信号和多个第二雷达信号；其中，所述目标波束成形向量用于表示所述发射天线阵列中各发射天线发射的信号的幅值和相位，所述第一雷达信号的波束方向指向感知区域，所述多个第二雷达信号与多个IRS一一对应，每个第二雷达信号的波束方向指向一个IRS，每个第二雷达信号经过IRS反射后的波束方向指向所述感知区域；接收所述第一雷达信号对应的第一回波信号，并接收每个第二雷达信号对应的第二回波信号；基于所述第一回波信号和各第二回波信号，确定所述感知区域中的物体的位置。可选的，每个IRS包括多个组件，每个组件用于根据目标反射矩阵调整所述第二雷达信号的相位，并向所述感知区域反射调整后的第二雷达信号，所述目标反射矩阵用于表示一个IRS包括的各组件各自对应的相位；在所述通过所述雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成信号之前，所述方法还包括：确定以初始波束成形向量为自变量的第一幅值项，所述第一幅值项用于表示从所述雷达直射至所述感知区域的直射信号的幅值；确定以初始反射矩阵为自变量的各第二幅值项，每个第二幅值项用于表示从雷达射入一个IRS并由IRS反射至所述感知区域的反射信号的幅值；确定使得所述第一幅值项和各第二幅值项的总和最大时的初始波束成形向量和初始反射矩阵，并将所述初始波束成形向量作为所述目标波束成形向量，将所述初始反射矩阵作为所述目标反射矩阵。可选的，所述确定使得所述第一幅值项和各第二幅值项的总和最大时的初始波束成形向量和初始反射矩阵，包括：通过以下公式确定所述初始波束成形向量以及所述初始反射矩阵：其中，和为预设的权重，表示所述直射信号从所述雷达到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，表示矩阵的转置，为所述初始波束成形向量，表示一个反射信号从第个IRS到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，为第个IRS对应的初始反射矩阵，s.t表示约束条件，j表示虚数单位，表示第个IRS的第1个组件对应的相位，表示一个反射信号从所述雷达到第个IRS的传输过程中的相位变化量和幅值变化量，L为IRS的数量，为预设功率，为每个IRS包括的组件数量。可选的，所述基于所述第一回波信号和各第二回波信号，确定所述感知区域中的物体的位置，包括：根据发射生成的信号的时刻和接收所述第一回波信号的时刻之间的时间差，确定所述感知区域中的物体与所述雷达之间的第一距离；针对每个第二信号，根据发射生成的信号的时刻和接收该第二信号对应的第二回波信号的时刻，确定所述感知区域中的物体与所述雷达之间的第二距离；根据所述第一距离和各第二距离，确定所述感知区域中的物体的位置。可选的，所述根据所述第一距离和各第二距离，确定所述感知区域中的物体的位置，包括：根据所述第一距离，确定所述感知区域中的物体的第一位置；根据每个第二距离，确定所述感知区域中的物体的第二位置；根据所述第一位置和所述第二位置，确定所述感知区域中的物体的位置。第二方面，本专利技术实施例提供了一种智能反射平面辅助的无线感知装置，应用于电子设备，所述电子设备中配置有雷达，所述雷达的扫描环境中包括多个位于不同位置的智能反射平面IRS，所述装置包括：发射模块，用于通过所述雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成信号，并发射生成的信号，形成第一雷达信号和多个第二雷达信号；其中，所述目标波束成形向量用于表示所述发射天线阵列中各发射天线发射的信号的幅值和相位，所述第一雷达信号的波束方向指向感知区域，所述多个第二雷达信号与多个IRS一一对应，每个第二雷达信号的波束方向指向一个IRS，每个第二雷达信号经过IRS反射后的波束方向指向所述感知区域；接收模块，用于接收所述第一雷达信号对应的第一回波信号，并接收每个第二雷达信号对应的第二回波信号；确定模块，用于基于所述第一回波信号和各第二回波信号，确定所述感知区域中的物体的位置。可选的，每个IRS包括多个组件，每个组件用于根据目标反射矩阵调整所述第二雷达信号的相位，并向所述感知区域反射调整后的第二雷达信号，所述目标反射矩阵用于表示一个IRS包括的各组件各自对应的相位；所述确定模块，还用于：在所述通过所述雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成信号之前，确定以初始波束成形向量为自变量的第一幅值项，所述第一幅值项用于表示从所述雷达直射至所述感知区域的直射信号的幅值；确定以初始反射矩阵为自变量的各第二幅值项，每个第二幅值项用于表示从雷达射入一个IRS并由IRS反射至所述感知区域的反射信号的幅值；确定使得所述第一幅值项和各第二幅值项的总和最大时的初始波束成形向量和初始反射矩阵，并将所述初始波束成形向量作为所述目标波束成形向量，将所述初始反射矩阵作为所述目标反射矩阵。可选的，所述确定模块，具体用于：通过以下公式确定所述初始波束成形向量以及所述初始反射矩阵：其中，和为预设的权重，表示所述直射信号从所述雷达到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，表示矩阵的转置，为所述初始波束成形向量，表示一个反射信号从第个IRS到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，为第个IRS对应的初始反射矩阵，s.t表示约束条件，j表示虚数单位，表示第个IRS的第1个组件对应的相位，表示一个反射信号从所述雷达到第个IRS的传输过程中的相位变化量和幅值变化量，L为IRS的数量，为预设功率，为每个IRS包括的组件数量。可选的，所述确定模块，具体用于：根据发射生成的信号的时刻和接收所述第一回波信号的时刻之间的时间差，确定所述感知区域中的物体与所述雷达之间的第一距离；针对每个第二信号，根据发射生成的信号的时刻和接收该第二信号对应的第二回波信号的时刻，确定所述感知区域中的物体与所述雷达之间的第二距离；根据所述第一距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能反射平面辅助的无线感知方法，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备中配置有雷达，所述雷达的扫描环境中包括多个位于不同位置的智能反射平面IRS，所述方法包括：/n通过所述雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成信号，并发射生成的信号，形成第一雷达信号和多个第二雷达信号；其中，所述目标波束成形向量用于表示所述发射天线阵列中各发射天线发射的信号的幅值和相位，所述第一雷达信号的波束方向指向感知区域，所述多个第二雷达信号与多个IRS一一对应，每个第二雷达信号的波束方向指向一个IRS，每个第二雷达信号经过IRS反射后的波束方向指向所述感知区域；/n接收所述第一雷达信号对应的第一回波信号，并接收每个第二雷达信号对应的第二回波信号；/n基于所述第一回波信号和各第二回波信号，确定所述感知区域中的物体的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能反射平面辅助的无线感知方法，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备中配置有雷达，所述雷达的扫描环境中包括多个位于不同位置的智能反射平面IRS，所述方法包括：
通过所述雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成信号，并发射生成的信号，形成第一雷达信号和多个第二雷达信号；其中，所述目标波束成形向量用于表示所述发射天线阵列中各发射天线发射的信号的幅值和相位，所述第一雷达信号的波束方向指向感知区域，所述多个第二雷达信号与多个IRS一一对应，每个第二雷达信号的波束方向指向一个IRS，每个第二雷达信号经过IRS反射后的波束方向指向所述感知区域；
接收所述第一雷达信号对应的第一回波信号，并接收每个第二雷达信号对应的第二回波信号；
基于所述第一回波信号和各第二回波信号，确定所述感知区域中的物体的位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个IRS包括多个组件，每个组件用于根据目标反射矩阵调整所述第二雷达信号的相位，并向所述感知区域反射调整后的第二雷达信号，所述目标反射矩阵用于表示一个IRS包括的各组件各自对应的相位；
在所述通过所述雷达的发射天线阵列，根据目标波束成形向量生成信号之前，所述方法还包括：
确定以初始波束成形向量为自变量的第一幅值项，所述第一幅值项用于表示从所述雷达直射至所述感知区域的直射信号的幅值；
确定以初始反射矩阵为自变量的各第二幅值项，每个第二幅值项用于表示从雷达射入一个IRS并由IRS反射至所述感知区域的反射信号的幅值；
确定使得所述第一幅值项和各第二幅值项的总和最大时的初始波束成形向量和初始反射矩阵，并将所述初始波束成形向量作为所述目标波束成形向量，将所述初始反射矩阵作为所述目标反射矩阵。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定使得所述第一幅值项和各第二幅值项的总和最大时的初始波束成形向量和初始反射矩阵，包括：
通过以下公式确定所述初始波束成形向量以及所述初始反射矩阵：









其中，和为预设的权重，表示所述直射信号从所述雷达到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，表示矩阵的转置，为所述初始波束成形向量，表示一个反射信号从第个IRS到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，为第个IRS对应的初始反射矩阵，s.t表示约束条件，j表示虚数单位，表示第个IRS的第1个组件对应的相位，表示一个反射信号从所述雷达到第个IRS的传输过程中的相位变化量和幅值变化量，L为IRS的数量，为预设功率，为每个IRS包括的组件数量。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一回波信号和各第二回波信号，确定所述感知区域中的物体的位置，包括：
根据发射生成的信号的时刻和接收所述第一回波信号的时刻之间的时间差，确定所述感知区域中的物体与所述雷达之间的第一距离；
针对每个第二信号，根据发射生成的信号的时刻和接收该第二信号对应的第二回波信号的时刻，确定所述感知区域中的物体与所述雷达之间的第二距离；
根据所述第一距离和各第二距离，确定所述感知区域中的物体的位置。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离和各第二距离，确定所述感知区域中的物体的位置，包括：
根据所述第一距离，确定所述感知区域中的物体的第一位置；
根据每个第二距离，确定所述感知区域中的物体的第二位置；
根据所述第一位...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋贤鑫，许杰，崔曙光，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44