[发明专利]一种基于可重构智能反射面的环境感知定位系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于可重构智能反射面的环境感知定位系统及方法，系统包括：计算机、无线收发机、用户设备和可重构智能反射面；所述无线收发机、所述用户设备和所述可重构智能反射面均与所述计算机连接；所述无线收发机用于获取信道状态信息；所述可重构智能反射面包括超材料反射面和智能控制电路；所述智能控制电路用于控制所述超材料反射面进行状态配置；所述智能控制电路与所述计算机连接。本发明能够提高无线网络的信号质量和对应环境异常感知的能力。

技术领域

本发明涉及环境感知定位领域，特别是涉及一种基于可重构智能反射面的环境感知定位系统及方法。

背景技术

可重构智能反射面系统利用超材料反射面对于无线信号的调控能力，对反射信号进行波束赋形，使其信号波束集中指向目标用户设备的接收端，从而增强用户设备接收信噪比的系统。

该系统中的智能反射面由二维周期形排列的可重构超材料单元组成，可重构超材料单元含有印刷电路、介质板、以及二极管，二极管连接了分离的两部分印刷电路，并可以通过外加的电压的大小控制二极管的通断状态，从而影响该可重构超材料单元对于反射的电磁波的反射系数。

然而，该系统中的可重构超材料单元并没有经过特殊设计含有对于环境状态敏感的材料，另外，该系统中的算法只能提升用户设备的接收信号的信噪比，不能实现对于环境的感知。

超材料物联网传感器系统是一种用于无线被动式环境状态系统，系统包括：铺设于环境平面上的超材料传感器、无线信号收发机、计算机以及两根定向天线，无线信号收发机与超材料传感器信号连接，计算机与无线信号收发机通信连接，用于无线被动式环境状态检测的超材料物联网系统通过获取信号功率谱数据，然后对信号功率谱数据进行处理，得到接收信号功率向量，再将接收信号功率向量输入训练好的最优状态感知模型，得到环境状态信息。用于无线被动式环境状态检测的超材料物联网系统及方法更适用于大范围平面监测，降低成本，且能够得到更为精确的环境状态信息。

然而，该系统中，超材料传感器不支持重构，不能支持对于无线信号传播信道的配置和优化，无法优化用户设备的接收信号的信噪比。

此外，在该系统中，对于环境状态的感知是利用当前测量结果和之前标签了不同环境状态下的测试结果进行比对，根据测量的散射参数(S21参数)的中共振峰的位置和共振时反射系数的大小，来判断超材料附近的状态。

在这种系统中没有考虑可重构的反射式超材料单元大范围的部署于环境中，并且没有利用卷积编码器-译码器网络实现环境异常状态的感知和定位功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于可重构智能反射面的环境感知定位系统及方法，以提高无线网络的信号质量和对应环境异常感知的能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于可重构智能反射面的环境感知定位系统，包括：计算机、无线收发机、用户设备和可重构智能反射面；

所述无线收发机、所述用户设备和所述可重构智能反射面均与所述计算机连接；所述无线收发机用于获取信道状态信息；

所述可重构智能反射面包括超材料反射面和智能控制电路；所述智能控制电路用于控制所述超材料反射面进行状态配置；所述智能控制电路与所述计算机连接。

可选的，所述超材料反射面包括多个超材料反射单元，多个所述超材料反射单元进行二维密铺。

可选的，所述超材料反射单元包括第一印刷电路、第二印刷电路、介质板、敏感材料、二极管和金属背板；所述敏感材料为对目标环境状态敏感的材料；

所述第一印刷电路、所述第二印刷电路、所述敏感材料和所述二极管均设置在所述介质板的一侧；所述金属背板设置在所述介质板的另一侧；