定位服务器、定位方法和背反射通信系统与流程

本技术涉及通信领域，尤其涉及一种定位服务器、定位方法和背反射通信系统

背景技术：

1、在背反射通信系统中，有源发射基站持续发射射频载波，无源的标签通过背反射来传输上行信息，有源接收基站解码上行信息，从而实现有源基站和无源的标签的上下行交互过程。当有源接收基站为定位服务器时，还可以实现对标签的定位。但是由于有源发射基站发射的射频载波对背反射信号造成干扰，降低了定位精度。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种定位服务器、定位方法和背反射通信系统，用于提高通过背反射定位标签的精度。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种定位服务器，包括：处理器和多个射频通道，射频通道包括天线阵列和信号处理电路；天线阵列用于接收来自标签的背反射信号；信号处理电路用于对背反射信号进行解调得到原始同相正交iq数据，对原始iq数据进行预处理得到预处理数据；预处理数据包括以下数据中的任意一种：对原始iq数据进行平滑处理后得到的平滑iq数据，或者，根据原始iq数据计算得到的原始相位数据，或者，对原始相位数据进行平滑处理后得到的平滑相位数据；处理器用于根据每个射频通道的预处理数据得到对应的空间功率谱，并根据多个射频通道对应的空间功率谱得到标签的位置，空间功率谱用于指示在各个方向上接收到的背反射信号的功率。

4、本技术实施例提供的定位服务器，通过对背反射信号解调得到的原始iq数据进行预处理得到预处理数据，降低了射频载波中的相位噪声对背反射信号的解调的影响。另外，每个射频通道的天线阵列(相对于单个天线)接收背反射信号可以降低射频载波所产生的多径效应对背反射信号的解调的影响，再将多个射频通道的预处理数据得到的空间功率谱相叠加，进一步降低多径效应对背反射信号的解调的影响。综上所述，可以提高通过背反射定位标签的精度。

5、另外，相对于将原始iq数据传输给处理器，将预处理后的预处理数据传输给处理器可以降低射频载波(主要指空白载波)中的相位噪声或物理环境等因素对背反射信号的解调的不利影响，有助于提升定位的精度。

6、在一种可能的实施方式中，天线阵列包括多个天线阵元，每个天线阵元对应一个预处理数据；处理器具体用于：根据每个天线阵元对应的预处理数据得到每个天线阵元对应的平滑相位数据；遍历各个方位角和高度角，结合每个天线阵元对应的平滑相位数据，得到天线阵列所属射频通道对应的空间功率谱；其中，方位角指空间中一点在天线阵列所在平面的直角坐标系中的投影点的角度，高度角指空间中一点和直角坐标系的原点之间的连线相对于直角坐标系的夹角。具体的，可以通过以下公式计算空间功率谱：其中，表示一个天线阵列中天线阵元ai,j的坐标为第i行第j列；k表示一个天线阵列中天线阵元的总个数；表示天线阵元ai,j对应的平滑相位数据；φi,j表示天线阵元ai,j在天线阵列所在平面的直角坐标系的角度，γi,j表示天线阵元ai,j在天线阵列所在平面的直角坐标系的半径；λ表示背反射信号的波长；j(·)表示

7、在一种可能的实施方式中，处理器具体用于：当每个天线阵元对应的预处理数据为平滑iq数据时，根据平滑iq数据计算得到每个天线阵元对应的平滑相位数据。例如将平滑iq数据中的i分量和q分量按照公式θ＝arctan(q/i)计算得到平滑相位数据θ。

8、在一种可能的实施方式中，处理器具体用于：当每个天线阵元对应的预处理数据为原始相位数据时，对原始相位数据进行平滑处理得到每个天线阵元对应的平滑相位数据。本技术涉及的平滑处理包括均值化、中值化、去除奇异值中的至少一种，通过平滑处理可以降低射频载波中的相位噪声或物理环境等因素对背反射信号的解调的不利影响，有助于提升定位的精度。

9、在一种可能的实施方式中，处理器还用于：获取上次定位的标签的位置；比较本次定位的标签的位置与上次定位的标签的位置之间的差值，如果差值大于阈值，则对本次定位的标签的位置进行修正，否则采用本次定位的标签的位置。由于标签的位置不会在短时间内发生较大范围的变化，因此当出现相邻两次定位的标签的位置相差较大时，对本次定位的标签的位置进行修正，从而可以提高定位精度。

10、在一种可能的实施方式中，多个射频通道的数目为n，n为大于1的正整数，n个射频通道对应n组空间功率谱，处理器具体用于：将n组空间功率谱分别输入神经网络的n个输入通道，或者，将n组空间功率谱组合成一个n维的空间功率谱，并输入神经网络的一个输入通道，或者，将n组空间功率谱以两两不重复的方式组合成n*(n-1)/2组融合的空间功率谱，并输入神经网络的n*(n-1)/2个输入通道；从神经网络的输出通道获取标签的位置。该神经网络可以为深度学习神经网络、强化学习网络等，本技术对神经网络的形式不作限定。通过对多组(维)空间功率谱进行融合输入神经网络可以消除多径的影响，提高背反射定位的精度。

11、第二方面，提供了一种定位方法，包括：根据每个射频通道的预处理数据得到对应的空间功率谱；其中，预处理数据是对原始同相正交iq数据进行预处理得到，原始同相正交iq数据是对来自标签的背反射信号进行解调得到；预处理数据包括以下数据中的任意一种：对原始iq数据进行平滑处理后得到的平滑iq数据，或者，根据原始iq数据计算得到的原始相位数据，或者，对原始相位数据进行平滑处理后得到的平滑相位数据；根据多个射频通道对应的空间功率谱得到标签的位置，空间功率谱用于指示在各个方向上接收到的背反射信号的功率。

12、在一种可能的实施方式中，根据每个射频通道的预处理数据得到对应的空间功率谱，包括：根据每个射频通道中每个天线阵元对应的预处理数据得到每个天线阵元对应的平滑相位数据；遍历各个方位角和高度角，结合每个天线阵元对应的平滑相位数据，得到天线阵列所属射频通道对应的空间功率谱；其中，方位角指空间中一点在天线阵列所在平面的直角坐标系中的投影点的角度，高度角指空间中一点和直角坐标系的原点之间的连线相对于直角坐标系的夹角。

13、在一种可能的实施方式中，根据每个射频通道中每个天线阵元对应的预处理数据得到每个天线阵元对应的平滑相位数据，包括：当每个天线阵元对应的预处理数据为平滑iq数据时，根据平滑iq数据计算得到每个天线阵元对应的平滑相位数据。

14、在一种可能的实施方式中，根据每个射频通道中每个天线阵元对应的预处理数据得到每个天线阵元对应的平滑相位数据，包括：当每个天线阵元对应的预处理数据为原始相位数据时，对原始相位数据进行平滑处理得到每个天线阵元对应的平滑相位数据。

15、在一种可能的实施方式中，还包括：获取上次定位的标签的位置；比较本次定位的标签的位置与上次定位的标签的位置之间的差值，如果差值大于阈值，则对本次定位的标签的位置进行修正，否则采用本次定位的标签的位置。

16、在一种可能的实施方式中，多个射频通道的数目为n，n为大于1的正整数，n个射频通道对应n组空间功率谱，根据多个射频通道对应的空间功率谱得到标签的位置，包括：将n组空间功率谱分别输入神经网络的n个输入通道，或者，将n组空间功率谱组合成一个n维的空间功率谱，并输入神经网络的一个输入通道，或者，将n组空间功率谱以两两不重复的方式组合成n*(n-1)/2组融合的空间功率谱，并输入神经网络的n*(n-1)/2个输入通道；从神经网络的输出通道获取标签的位置。

17、第三方面，提供了一种背反射通信系统，包括：如第一方面及其任一实施方式所述的定位服务器、无源的标签和有源发射基站，有源发射基站用于发射射频载波，标签用于受激于射频载波产生背反射信号，定位服务器用于根据背反射信号定位标签的位置。

18、在一种可能的实施方式中，还包括真实位置采集装置，用于采集标签的真实位置，标签的真实位置用于对定位服务器的神经网络进行训练。标签的真实位置用于修正神经网络的参数以提高定位精度，例如真实位置采集装置45可以通过光学探测(例如红外探测、激光探测)的方式对可视距离内的标签的位置进行探测

19、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在处理器上被执行时，使得处理器执行第二方面及其任一实施方式所述的方法。

20、第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在处理器上被执行时，使得处理器执行第二方面及其任一实施方式所述的方法。

21、关于第二方面至第四方面的技术效果参照第一方面及其任一实施方式的技术效果，在此不再赘述。