【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线感知与能量传输，尤其涉及一种ris下雷达传感与无线功率传输优化方法及系统。
技术介绍
1、无线技术的不断进步为超越传统通信、传感和能源供应领域的创新模式铺平了道路。在这些领域中，集成雷达传感和无线功率传输(integrated radar sensingandwireless powertransfer,iswpt)成为一种引人注目的方法，它将雷达传感和无线功率传输的功能融合在一个硬件平台内。这种集成带来了一系列引人瞩目的好处，包括提高频谱和能源效率、资源优化以及增强运营的灵活性。
2、然而，目前对于iswpt的研究还处于初步阶段，现有的iswpt系统存在一些有待解决的问题，比如，由于雷达传感和无线功率传输信号共用一个频谱资源，当优先满足雷达传感功能时，势必会导致无线功率传输的功能下降。此外，如果能量发射机与能量接收机之间距离较远或者有障碍物阻挡的话，由于信道衰减的原因，能量接收机接收到的信号能量可能几乎为零。
3、可重构智能表面(reconfigurable intelligent surfaces,ris)，也称为智能反射面或元表面，由于其重塑无线信道的潜力，已被视为6g的一种有前景的技术。通过调整天线元件的相位、振幅，ris可以改变信号方向、焦点和传播特性。这有望解决无线网络中的覆盖问题、同信道干扰和增强物理层安全性。除了通信，ris还通过提高能量传输效率提供了无线电力传输系统的潜力。调整ris元件相位可以优化电磁波路径，将能量集中在特定区域。这种集中的功率输送减少了损耗并提高了整
4、因此，将ris与iswpt领域结合会是一个有前景的方向。虽然ris与iswpt接口的优点是明确的，但现有文献中尚未研究这一方向。本专利技术主动探索ris辅助iswpt系统的新生领域，从而在该领域建立了一个新的维度。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术提供了一种ris下雷达传感与无线功率传输优化方法，用来解决
技术介绍
中的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术提供了一种ris下雷达传感与无线功率传输优化方法，包括：
5、获取通信场景信息，构建智能反射面辅助的集成雷达传感和无线功率传输系统的整体模型；
6、分析当前雷达波束与预计雷达波束之间的相似性，得到雷达传感性能损失函数，分析用户当前接收到的信号功率与预计接收功率之间的相似性，得到无线功率传输性能损失函数；
7、在基站发射功率约束下，构建智能反射面辅助的集成雷达传感和无线功率传输系统的整体模型优化问题，采用交替优化算法将所述整体模型优化问题拆分为子问题。
8、作为本专利技术所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法的一种优选方案，其中：所述子问题，包括：
9、当智能反射面相位固定时，通过辅助变量将所述子问题简化为包含秩一约束的二次约束半定规划问题，采用半正定松弛法得到最优波束形成矢量；
10、当波束形成矢量固定时，通过辅助变量将所述子问题简化为包含模一约束的二次优化问题，利用黎曼共轭梯度算法得到智能反射面最优相位。
11、作为本专利技术所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法的一种优选方案，其中：构建智能反射面辅助的集成雷达传感和无线功率传输系统的整体模型，包括：
12、在所述系统中，基站采用m个元件的均匀线性阵列组成，通过所述阵列发射雷达信号感知周围目标，所述基站还配有n个元件的智能反射面，利用所述智能反射面为k个用户传输能量；
13、定义基站发射信号，定义基站发射信号的协方差矩阵，定义基站与智能反射面之间的信道g∈cm×n，定义智能反射面与第k个用户之间的信道定义基站与第k个用户之间的信道定义智能反射面相移矩阵φ。
14、作为本专利技术所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法的一种优选方案，其中：分析当前雷达波束与预计雷达波束之间的相似性，得到雷达传感性能损失函数，包括：
15、定义θ方向的转向矢量表示为：
16、
17、其中，δ为天线元件间距，λ为发射信号的波长；
18、所述雷达传感性能的损失函数表示为：
19、
20、其中，pd(θl)为预计的雷达波束，θl是第l个采用角度，β为比例因子，r为基站发射信号的协方差矩阵。
21、作为本专利技术所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法的一种优选方案，其中：分析用户当前接收到的信号功率与预计接收功率之间的相似性，得到无线功率传输性能损失函数，包括：
22、第k个用户接收到当前的信号功率表示为：
23、
24、其中，ζ为能量转换效率；
25、定义辅助变量将所述信号功率表示为
26、所述功率传输性能损失函数表示为：
27、
28、其中，是第k个用户的预计接收功率。
29、作为本专利技术所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法的一种优选方案，其中：构建智能反射面辅助的集成雷达传感和无线功率传输系统的整体模型优化问题，采用交替优化算法将所述整体模型优化问题拆分为子问题，包括：
30、所述整体模型优化问题表示为：
31、
32、
33、
34、r±0,
35、
36、其中，ρ∈[0～1]表示为雷达感知和功率传输任务的权重；wm∈cm×1表示雷达传感和能量传输的波束形成矢量；rm,m表示第m个天线元件发射信号的最大功率，pmax是基站的最大发射功率。
37、作为本专利技术所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法的一种优选方案，其中：还包括：
38、给出固定的智能反射面相移矩阵φ，引入中间变量ri代入所述整体模型优化问题，得到包含秩一约束的二次约束半定规划问题表示为：
39、
40、
41、
42、ri±0,
43、
44、采用半定松弛方法将其中的秩一约束rank忽略，得到波束成形矢量的最优解；
45、给出固定的波束成形矢量{wi}，代入整体模型优化问题中，得到包含模一约束的二次优化问题，表示为：
46、
47、
48、设v＝[v1,...,vn]2，则将所述包含模一约束的二次优化问题表示为：
49、
50、
51、利用黎曼共轭梯度算法对模一约束|vn|＝1求解，得到智能反射面最优相位。
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1.一种RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，所述子问题，包括：
3.如权利要求2所述的RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，构建智能反射面辅助的集成雷达传感和无线功率传输系统的整体模型，包括：
4.如权利要求3所述的RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，分析当前雷达波束与预计雷达波束之间的相似性，得到雷达传感性能损失函数，包括：
5.如权利要求4所述的RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，分析用户当前接收到的信号功率与预计接收功率之间的相似性，得到无线功率传输性能损失函数，包括：
6.如权利要求2或5所述的RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，构建智能反射面辅助的集成雷达传感和无线功率传输系统的整体模型优化问题，采用交替优化算法将所述整体模型优化问题拆分为子问题，包括：
7.如权利要求6所述的RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，还包括：>
8.一种RIS下雷达传感与无线功率传输优化系统，基于权利要求1～7任一所述的RIS下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种ris下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，所述子问题，包括：
3.如权利要求2所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，构建智能反射面辅助的集成雷达传感和无线功率传输系统的整体模型，包括：
4.如权利要求3所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，分析当前雷达波束与预计雷达波束之间的相似性，得到雷达传感性能损失函数，包括：
5.如权利要求4所述的ris下雷达传感与无线功率传输优化方法，其特征在于，分析用户当前接收到的信号功率与预计接收功率之间的相似性，得到无线功率传输性能损失函数，包括：
6.如权利要求2或5所述的ris下雷...
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