CN112986903A - 一种智能反射平面辅助的无线感知方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

一种智能反射平面辅助的无线感知方法及装置
技术领域
本发明涉及无线定位技术领域，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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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，本发明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：
Figure 362764DEST_PATH_IMAGE001
Figure 614754DEST_PATH_IMAGE002
Figure 514576DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 134215DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 435883DEST_PATH_IMAGE005
为预设的权重，
Figure 796457DEST_PATH_IMAGE006
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，
Figure 245893DEST_PATH_IMAGE007
表示矩阵的转置，
Figure 615695DEST_PATH_IMAGE008
为所述初始波束成形向量，
Figure 568607DEST_PATH_IMAGE009
表示一个反射信号从第
Figure 365662DEST_PATH_IMAGE010
个IRS到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 974498DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 210307DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 220988DEST_PATH_IMAGE012
表示第
Figure 188944DEST_PATH_IMAGE010
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 347393DEST_PATH_IMAGE013
表示一个反射信号从所述雷达到第
Figure 58997DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 924185DEST_PATH_IMAGE014
为预设功率，
Figure 125359DEST_PATH_IMAGE015
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，本发明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：
Figure 708788DEST_PATH_IMAGE016
Figure 958503DEST_PATH_IMAGE017
Figure 943777DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 315852DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 386576DEST_PATH_IMAGE020
为预设的权重，
Figure 439983DEST_PATH_IMAGE021
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，
Figure 279763DEST_PATH_IMAGE007
表示矩阵的转置，
Figure 822740DEST_PATH_IMAGE008
为所述初始波束成形向量，
Figure 115181DEST_PATH_IMAGE022
表示一个反射信号从第
Figure 972279DEST_PATH_IMAGE010
个IRS到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 731812DEST_PATH_IMAGE023
为第
Figure 383373DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 428689DEST_PATH_IMAGE012
表示第
Figure 823899DEST_PATH_IMAGE010
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 435008DEST_PATH_IMAGE013
表示一个反射信号从所述雷达到第
Figure 523050DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 790083DEST_PATH_IMAGE024
为预设功率，
Figure 51301DEST_PATH_IMAGE015
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，所述确定模块，具体用于：
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。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一智能反射平面辅助的无线感知方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一智能反射平面辅助的无线感知方法的步骤。
第五方面，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一智能反射平面辅助的无线感知方法的步骤。
本发明实施例提供的智能反射平面辅助的无线感知方法及装置，由于雷达发射的信号能够经过IRS反射至感知区域，而且各IRS的位置不同，所以雷达信号能够从多个角度到达感知区域。可见即使感知区域中的物体与雷达之间存在遮挡物，雷达信号也可以从其他角度感知物体，因此实现了非视距感知。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明实施例提供的一种智能反射平面辅助的无线感知系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种智能反射平面辅助的无线感知方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种确定感知区域中物体的位置方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种智能反射平面辅助的无线感知装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对本发明实施例提供的智能反射平面辅助的无线感知方法，所应用的智能反射平面辅助的无线感知系统进行说明。参见图1，智能反射平面辅助的无线感知系统包括：电子设备101和多个智能反射平面（Intelligent Reflecting Surface，IRS）102。其中，电子设备101中配置有雷达。每个IRS 102位于雷达的扫描环境中，雷达101发射的信号可经由各IRS反射至感知区域。
图1中终端101以及IRS 102中相互垂直的三个箭头表示终端101以及IRS 102各自的坐标系。其中，图1所示的终端101的坐标系的xoy面与IRS 102的坐标系的xoy面相同。图1中从终端101到感知点2的箭头、从终端101到IRS 102的箭头、从IRS 102到感知点1的箭头以及从IRS 102到感知点2的箭头均表示雷达信号的传输路径。这些箭头下方的角度，表示雷达信号与xoy面的夹角。例如，
Figure 454600DEST_PATH_IMAGE025
为从IRS 102到感知点1的雷达信号与IRS坐标系的xoy面的夹角，
Figure 713543DEST_PATH_IMAGE026
为从IRS 102到感知点2的雷达信号与IRS坐标系的xoy面的夹角，
Figure 467872DEST_PATH_IMAGE027
为从终端101到感知点2的雷达信号与终端坐标系的xoy面的夹角。
需要说明的是，在本发明实施例中，调整IRS的物理角度，能够使得雷达发射的信号经由各IRS反射至不同的感知区域。图1中，从IRS 102中间的组件反射出的雷达信号一条指向感知点1，另一条指向感知点2，这表示IRS 102的组件可以被调整为不同的物理角度，在IRS 102的组件的物理角度不同时，IRS 102的组件反射的雷达信号可以到达不同的感知区域。图1中仅示例性的示出了利用IRS 102中间的组件反射雷达信号，实际上IRS 102的每个组件均可独立的反射雷达信号，图1中示例性的示出了每个IRS 102包含9个组件，实际应用中，每个IRS 102包含的组件数量不限于此。
在一种实施方式中，电子设备可以是车辆、手机或者平板电脑等设备，电子设备与IRS之间通过回程链路连接，具体可以通过有线或者无线通信连接。例如，当电子设备的位置固定时，电子设备可以与IRS通过有线连接；当电子设备的位置不固定时，电子设备可以与IRS通过无线连接。
图1中示例性地示出了雷达的扫描环境中包含4个IRS，实际上IRS的数量和位置可根据实际需要配置，不限于图1所示的数量和位置。
为了实现雷达的非视距感知，本发明实施例提供了一种智能反射平面辅助的无线感知方法，应用于图1中的电子设备，电子设备中配置有雷达，雷达的扫描环境中包括多个位于不同位置的IRS。如图2所示，该方法包括如下步骤：
S201，通过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。
在本发明实施例中，雷达中配置有两副独立且无相互无干扰的均匀正方形天线阵列，分别为发射天线阵列和接收天线阵列。发射天线阵列用于发射信号，接收天线阵列用于接收信号。其中，雷达发射和接收的信号可以是毫米波波束。每个天线阵列包含M2个距离均匀分配的天线，相邻的天线之间的距离为d。
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。利用目标波束成形向量实现波束成形，即各发射天线基于目标波束成形向量发射信号，发射的信号在各方向上存在相位的叠加，使得一些方向的信号相互抵消，而另一些方向的信号相互加强，从而使得雷达发出的信号具有方向性，形成第一雷达信号和多个第二雷达信号。同时波束成形也增大了信号的传输距离。
在本发明实施例中，第一雷达信号的波束方向指向感知区域，是一类直射视距（line of sight，LoS）信号。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感知区域。第二雷达信号是一类非视距（non line of sight，NLoS）信号。
S202，接收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。
本发明实施例中，电子设备可以通过雷达中的接收天线阵列，接收第一回波信号和第二回波信号。
由于第二雷达信号经过IRS的反射后受到较大的衰减，因此本发明实施例减少反射次数，设置第二雷达信号经过一次IRS的反射后射入感知区域，相应的第二回波信号经过一次IRS的反射后射入雷达。
S203，基于第一回波信号和各第二回波信号，确定感知区域中的物体的位置。
本发明实施例提供的智能反射平面辅助的无线感知方法，由于雷达发射的信号能够经过IRS反射至感知区域，而且各IRS的位置不同，所以雷达信号能够从多个角度到达感知区域。可见即使感知区域中的物体与雷达之间存在遮挡物，雷达信号也可以从其他角度感知物体，因此实现了非视距感知。
在本发明实施例中，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第二雷达信号的相位，并向感知区域反射调整后的第二雷达信号，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。每个IRS具有
Figure 267201DEST_PATH_IMAGE028
个组件，每个组件均可以独立地对接收到的信号进行相位调节。
针对上述S202，假设IRS的数量为L，
Figure 790586DEST_PATH_IMAGE029
，雷达通过接收天线阵列，共接收到一个第一回波信号和L个不同路径的第二回波信号，雷达接收的回波信号可以表示为公式（1）：
Figure 220431DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 196477DEST_PATH_IMAGE031
为雷达在
Figure 799497DEST_PATH_IMAGE032
时刻接收的回波信号总和，
Figure 442968DEST_PATH_IMAGE033
为雷达在
Figure 778134DEST_PATH_IMAGE032
时刻接收到的第一回波信号，
Figure 569372DEST_PATH_IMAGE034
为雷达在
Figure 648187DEST_PATH_IMAGE032
时刻接收到的第
Figure 146164DEST_PATH_IMAGE035
个第二回波信号，
Figure 652232DEST_PATH_IMAGE036
为信道噪声，
Figure 930767DEST_PATH_IMAGE036
服从均值为0的复高斯分布，
Figure 813272DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 165756DEST_PATH_IMAGE038
表示矩阵大小。
Figure 170621DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 608556DEST_PATH_IMAGE040
为雷达在
Figure 29173DEST_PATH_IMAGE032
时刻接收到的第一回波信号，
Figure 501742DEST_PATH_IMAGE041
为雷达在
Figure 414859DEST_PATH_IMAGE032
时刻接收到的经过第
Figure 340090DEST_PATH_IMAGE010
个IRS反射的第二回波信号（也可以称为第
Figure 564398DEST_PATH_IMAGE010
个第二回波信号），
Figure 953791DEST_PATH_IMAGE042
为雷达的信号发射功率，
Figure 238142DEST_PATH_IMAGE043
为天线增益，
Figure 650668DEST_PATH_IMAGE044
为IRS增益，
Figure 413088DEST_PATH_IMAGE045
为从雷达到感知区域之间的直射路径的反射衰减系数，
Figure 656988DEST_PATH_IMAGE046
为从雷达经过第
Figure 112240DEST_PATH_IMAGE010
个IRS再到感知区域之间的反射路径的反射衰减系数，j表示虚数单位，
Figure 12063DEST_PATH_IMAGE047
为从雷达到感知区域之间的直射路径的多普勒平移，
Figure 578173DEST_PATH_IMAGE048
为从雷达经过第
Figure 676579DEST_PATH_IMAGE010
个IRS再到感知区域之间的反射路径的多普勒平移，
Figure 302733DEST_PATH_IMAGE049
为从雷达到感知区域之间的直射路径的信号传输时延，
Figure 689852DEST_PATH_IMAGE050
为从雷达经过第
Figure 856391DEST_PATH_IMAGE010
个IRS再到感知区域之间的反射路径的信号传输时延，
Figure 12566DEST_PATH_IMAGE013
表示第二雷达信号从雷达到第
Figure 809620DEST_PATH_IMAGE010
个IRS的传输过程中的相位变化量和幅值变化量，
Figure 418456DEST_PATH_IMAGE051
，
Figure 654265DEST_PATH_IMAGE007
表示矩阵的转置，
Figure 664947DEST_PATH_IMAGE028
为每个IRS包括的组件数量，
Figure 632903DEST_PATH_IMAGE052
为每个天线阵列包括的天线数量，
Figure 729035DEST_PATH_IMAGE053
为目标波束成形向量，
Figure 237376DEST_PATH_IMAGE054
，
Figure 368143DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 507001DEST_PATH_IMAGE010
个IRS对应的目标反射矩阵，
Figure 152746DEST_PATH_IMAGE055
，
Figure 402462DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 387735DEST_PATH_IMAGE057
为雷达发射的信号的幅值。
Figure 697494DEST_PATH_IMAGE058
为第一雷达信号的导向向量，
Figure 833464DEST_PATH_IMAGE059
为第一雷达信号与水平方向的夹角，
Figure 886871DEST_PATH_IMAGE060
为第一雷达信号与竖直方向的夹角。
Figure 726651DEST_PATH_IMAGE061
为第
Figure 269628DEST_PATH_IMAGE010
个第二雷达信号的导向向量，
Figure 562069DEST_PATH_IMAGE062
为第
Figure 419167DEST_PATH_IMAGE010
个第二雷达信号经第
Figure 113453DEST_PATH_IMAGE010
个IRS反射后与水平方向的夹角，
Figure 827331DEST_PATH_IMAGE063
为第
Figure 872648DEST_PATH_IMAGE010
个第二雷达信号经第
Figure 267857DEST_PATH_IMAGE010
个IRS反射后与竖直方向的夹角。
Figure 816650DEST_PATH_IMAGE064
Figure 967008DEST_PATH_IMAGE065
其中，
Figure 234042DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure 167363DEST_PATH_IMAGE067
，j表示虚数单位，
Figure 898558DEST_PATH_IMAGE068
为雷达发射的信号的波长。
对于从雷达到感知区域之间的直射路径，当雷达与感知区域中的物体之间的距离为
Figure 157501DEST_PATH_IMAGE069
时，直射路径的反射衰减系数
Figure 646251DEST_PATH_IMAGE070
为：
Figure 648843DEST_PATH_IMAGE071
其中，
Figure 234545DEST_PATH_IMAGE072
为感知区域中的物体的雷达有效截面系数。
对于从雷达经过第
Figure 398810DEST_PATH_IMAGE073
个IRS再到感知区域之间的反射路径，当雷达与第
Figure 640435DEST_PATH_IMAGE073
个IRS之间的距离为
Figure 181138DEST_PATH_IMAGE074
，第
Figure 621347DEST_PATH_IMAGE073
个IRS与感知区域中的物体之间的距离为
Figure 222092DEST_PATH_IMAGE075
，
Figure 685435DEST_PATH_IMAGE076
，反射路径的反射衰减系数
Figure 92145DEST_PATH_IMAGE077
为：
Figure 590123DEST_PATH_IMAGE078
其中，
Figure 96190DEST_PATH_IMAGE079
为感知区域中的物体的雷达有效截面系数。从雷达到感知区域之间的直射路径的传输时延
Figure 312408DEST_PATH_IMAGE080
为：
Figure 271879DEST_PATH_IMAGE081
其中，
Figure 624363DEST_PATH_IMAGE069
为雷达与感知区域中的物体之间的距离，
Figure 301332DEST_PATH_IMAGE082
为光速。
从雷达经过第
Figure 739266DEST_PATH_IMAGE073
个IRS再到感知区域之间的反射路径的传输时延
Figure 487779DEST_PATH_IMAGE083
为：
Figure 694770DEST_PATH_IMAGE084
其中，
Figure 808219DEST_PATH_IMAGE085
为雷达与第
Figure 795767DEST_PATH_IMAGE073
个IRS之间的距离，
Figure 20075DEST_PATH_IMAGE075
为第
Figure 347151DEST_PATH_IMAGE073
个IRS与感知区域中的物体之间的距离，
Figure 631502DEST_PATH_IMAGE082
为光速。
从雷达到感知区域之间的直射路径的多普勒平移
Figure 840766DEST_PATH_IMAGE086
为：
Figure 868765DEST_PATH_IMAGE087
其中，
Figure 50348DEST_PATH_IMAGE088
为感知区域中的物体的移动速度，
Figure 567917DEST_PATH_IMAGE089
为感知区域中的物体的运动方向与直射路径之间的夹角，
Figure 467740DEST_PATH_IMAGE090
为雷达发射信号的信号频率。
从雷达经过第
Figure 33850DEST_PATH_IMAGE073
个IRS再到感知区域之间的反射路径的多普勒平移
Figure 69939DEST_PATH_IMAGE091
为：
Figure 758410DEST_PATH_IMAGE092
其中，
Figure 879949DEST_PATH_IMAGE088
为感知区域中的物体的移动速度，
Figure 249751DEST_PATH_IMAGE093
为感知区域中的物体的运动方向与第
Figure 405926DEST_PATH_IMAGE073
条反射路径之间的夹角，
Figure 265297DEST_PATH_IMAGE094
为雷达发射信号的信号频率。
由于在进行环境感知时，雷达接收到的信号的强度，是影响环境感知精度和性能的重要指标，雷达接收到的信号的幅值越大，感知精度和性能越高。同时由于感知物体和环境的差异，雷达接收到的不同方向的信号价值不同，因此可以设置不同方向的信号的权重，用于衡量对于信号感知精度和性能的重要性。由于信号的雷达信号和回波信号的传输过程是相反的，雷达接收到的回波信号幅值与感知区域中的物体接收到的雷达信号的幅值相同，因此本发明实施例的目的是在一定的功率限制下，确定目标波束成形向量w以及各IRS的目标反射矩阵
Figure 874133DEST_PATH_IMAGE095
。
在上述S201之前，本发明实施例通过如下步骤确定目标反射矩阵和目标波束成形向量：
步骤一，确定以初始波束成形向量为自变量的第一幅值项。
其中，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。
步骤二，确定以初始反射矩阵为自变量的各第二幅值项。
其中，每个第二幅值项用于表示从雷达射入一个IRS并由IRS反射至感知区域的反射信号的幅值。
步骤三，确定使得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，并将初始波束成形向量作为目标波束成形向量，将初始反射矩阵作为目标反射矩阵。
一种实施方式中，可以通过以下公式确定初始波束成形向量以及初始反射矩阵：
Figure 782046DEST_PATH_IMAGE096
Figure 855045DEST_PATH_IMAGE097
Figure 823001DEST_PATH_IMAGE098
其中，
Figure 919133DEST_PATH_IMAGE099
和
Figure 630737DEST_PATH_IMAGE100
为预设的权重，
Figure 826750DEST_PATH_IMAGE101
表示直射信号从雷达到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 965608DEST_PATH_IMAGE102
表示矩阵的转置，
Figure 283456DEST_PATH_IMAGE103
为初始波束成形向量，
Figure 798751DEST_PATH_IMAGE104
表示一个反射信号从第
Figure 846342DEST_PATH_IMAGE073
个IRS到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 156100DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 961245DEST_PATH_IMAGE073
个IRS对应的初始反射矩阵，
Figure 76969DEST_PATH_IMAGE105
表示第
Figure 916749DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 397409DEST_PATH_IMAGE106
表示第
Figure 955429DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第2个组件对应的相位，以此类推，
Figure 609264DEST_PATH_IMAGE107
表示第
Figure 569130DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第
Figure 220691DEST_PATH_IMAGE108
个组件对应的相位，
Figure 428DEST_PATH_IMAGE109
为每个IRS包括的组件数量，
Figure 457955DEST_PATH_IMAGE110
表示一个反射信号从雷达到第
Figure 272327DEST_PATH_IMAGE073
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，
Figure 94789DEST_PATH_IMAGE111
为预设功率，
Figure 689719DEST_PATH_IMAGE112
表示矩阵的大小，
Figure 888619DEST_PATH_IMAGE113
表示约束条件，j表示虚数单位，
Figure 557498DEST_PATH_IMAGE114
表示对角矩阵，
Figure 550861DEST_PATH_IMAGE115
表示取范数。
在本发明实施例中，
Figure 101929DEST_PATH_IMAGE101
为直射信号的导向向量，
Figure 104520DEST_PATH_IMAGE101
所针对的
Figure 627905DEST_PATH_IMAGE116
中，
Figure 792170DEST_PATH_IMAGE117
为感知区域相对于雷达的方向与水平方向的夹角，
Figure 96112DEST_PATH_IMAGE118
为感知区域相对于雷达的方向与竖直方向的夹角。
Figure 636815DEST_PATH_IMAGE104
为第
Figure 14707DEST_PATH_IMAGE073
个反射信号的导向向量，
Figure 680699DEST_PATH_IMAGE104
所针对的
Figure 144041DEST_PATH_IMAGE119
中，
Figure 488435DEST_PATH_IMAGE120
为感知区域相对于第
Figure 720833DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的方向与水平方向的夹角，
Figure 554797DEST_PATH_IMAGE121
为感知区域相对于第
Figure 505436DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的方向与竖直方向的夹角。导向向量的计算公式可参考上述公式（4）和公式（5），此处不再赘述。
相应的，
Figure 387941DEST_PATH_IMAGE099
为直射信号的信号强度（即幅值）的权重，
Figure 740425DEST_PATH_IMAGE100
为第
Figure 10869DEST_PATH_IMAGE073
个反射信号的信号强度的权重。
在本发明实施例中，可以通过以下方法求解上述公式（12）：
初始化初始波束成形向量w，得到
Figure 448804DEST_PATH_IMAGE122
，由于从雷达到感知区域的直射路径的信号强度（即第一雷达信号的幅值）与IRS对应的初始反射矩阵无关，因此公式（12）可以表示为：
Figure 135000DEST_PATH_IMAGE123
Figure 138728DEST_PATH_IMAGE124
其中，
Figure 252178DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 177408DEST_PATH_IMAGE073
个IRS对应的初始反射矩阵，L为IRS的数量，
Figure 401716DEST_PATH_IMAGE125
为预设的权重，
Figure 791109DEST_PATH_IMAGE126
表示一个反射信号从第
Figure 809881DEST_PATH_IMAGE073
个IRS到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 222408DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 250407DEST_PATH_IMAGE073
个IRS对应的初始反射矩阵，
Figure 759885DEST_PATH_IMAGE105
表示第
Figure 215137DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 849381DEST_PATH_IMAGE110
表示一个反射信号从雷达到第
Figure 212229DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的传输过程中的相位变化量和幅值变化量，
Figure 513898DEST_PATH_IMAGE102
表示矩阵的转置，
Figure 140051DEST_PATH_IMAGE122
为初始化的初始波束成形向量，
Figure 261591DEST_PATH_IMAGE127
表示约束条件，j表示虚数单位，
Figure 959288DEST_PATH_IMAGE114
表示对角矩阵。
由于各IRS对应的初始反射矩阵相互独立，因此公式（13）可以分解为L个子问题，其中，每个子问题的目的分别为确定在一个反射信号的信号强度（即信号幅值）最大时，该反射信号经过的IRS对应的初始反射矩阵，该子问题为公式（14）：
Figure 115463DEST_PATH_IMAGE128
其中，
Figure 912518DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 321021DEST_PATH_IMAGE073
个IRS对应的初始反射矩阵，L为IRS的数量，
Figure 228934DEST_PATH_IMAGE104
表示一个反射信号从第
Figure 239616DEST_PATH_IMAGE073
个IRS到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 207572DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 366021DEST_PATH_IMAGE073
个IRS对应的初始反射矩阵，
Figure 77625DEST_PATH_IMAGE105
表示第
Figure 942812DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 81670DEST_PATH_IMAGE110
表示一个反射信号从雷达到第
Figure 992994DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的传输过程中的相位变化量和幅值变化量，
Figure 508289DEST_PATH_IMAGE102
表示矩阵的转置，
Figure 227983DEST_PATH_IMAGE122
为初始化的初始波束成形向量，
Figure 334479DEST_PATH_IMAGE113
表示约束条件， j表示虚数单位，
Figure 405204DEST_PATH_IMAGE114
表示对角矩阵。
由于矩阵
Figure 458610DEST_PATH_IMAGE095
是对角矩阵，令
Figure 298390DEST_PATH_IMAGE129
，令
Figure 106946DEST_PATH_IMAGE130
可以得到
Figure 664967DEST_PATH_IMAGE131
，此时
Figure 256485DEST_PATH_IMAGE132
，其中，
Figure 950772DEST_PATH_IMAGE133
，上述公式（14）的最优解为
Figure 930229DEST_PATH_IMAGE134
，即第
Figure 709966DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第n个组件对应的相位最优值
Figure 105175DEST_PATH_IMAGE135
为：
Figure 716285DEST_PATH_IMAGE136
其中，
Figure 538748DEST_PATH_IMAGE137
为预设的常数，
Figure 805781DEST_PATH_IMAGE138
为
Figure 4681DEST_PATH_IMAGE104
的第n个元素，
Figure 1456DEST_PATH_IMAGE138
表示一个反射信号从第
Figure 994820DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第n个组件到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 749149DEST_PATH_IMAGE110
表示一个反射信号从雷达到第
Figure 486161DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的传输过程中的相位变化量和幅值变化量，
Figure 797495DEST_PATH_IMAGE102
表示矩阵的转置，
Figure 227339DEST_PATH_IMAGE122
为初始化的初始波束成形向量。
从公式（15）中可以看出，通过调节IRS的每个组件对应的相位，能够使得经过一个IRS的各组件反射的信号到达感知区域时具有相同的相位，由于信号的叠加性，此时信号相互叠加后增强，增大了信号强度（即幅值）。
在求出给定初始化的初始波束成形向量
Figure 468965DEST_PATH_IMAGE122
的情况下，各IRS对应的初始反射矩阵后，可以将得到的
Figure 71984DEST_PATH_IMAGE135
带入各IRS对应的初始反射矩阵，利用此时的IRS对应的初始反射矩阵，求解最优的初始波束成形向量
Figure 715455DEST_PATH_IMAGE139
，此时上述公式（12）可转化为：
Figure 50622DEST_PATH_IMAGE140
Figure 779543DEST_PATH_IMAGE141
其中，
Figure 920675DEST_PATH_IMAGE099
和
Figure 418652DEST_PATH_IMAGE100
为预设的权重，
Figure 190299DEST_PATH_IMAGE101
表示直射信号从雷达到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 140937DEST_PATH_IMAGE102
表示矩阵的转置，
Figure 820180DEST_PATH_IMAGE103
为初始波束成形向量，
Figure 172664DEST_PATH_IMAGE104
表示一个反射信号从第
Figure 443109DEST_PATH_IMAGE073
个IRS到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 943360DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 363977DEST_PATH_IMAGE073
个IRS对应的初始反射矩阵，
Figure 836547DEST_PATH_IMAGE142
表示一个反射信号从雷达到第
Figure 949996DEST_PATH_IMAGE073
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，
Figure 937544DEST_PATH_IMAGE111
为预设功率，
Figure 161852DEST_PATH_IMAGE113
表示约束条件，
Figure 223349DEST_PATH_IMAGE143
表示取范数。
令
Figure 570017DEST_PATH_IMAGE144
，
Figure 982543DEST_PATH_IMAGE145
表示从雷达经过第
Figure 10542DEST_PATH_IMAGE073
个IRS反射到感知区域的信道，即
Figure 192125DEST_PATH_IMAGE145
表示反射信号从雷达经过第
Figure 181465DEST_PATH_IMAGE073
个IRS到感知区域的传输过程中的相位变化量。令
Figure 81288DEST_PATH_IMAGE146
,
Figure 647398DEST_PATH_IMAGE147
。上述公式（16）可以转换为：
Figure 949067DEST_PATH_IMAGE148
其中，
Figure 637537DEST_PATH_IMAGE103
为初始波束成形向量，
Figure 24656DEST_PATH_IMAGE111
为预设功率，
Figure 394458DEST_PATH_IMAGE127
表示约束条件。
由于
Figure 285053DEST_PATH_IMAGE149
，其中，
Figure 144425DEST_PATH_IMAGE150
表示矩阵的共轭，
Figure 753261DEST_PATH_IMAGE151
为
Figure 926753DEST_PATH_IMAGE152
的最大特征值，最优的
Figure 999751DEST_PATH_IMAGE153
u，其中，u为矩阵
Figure 967707DEST_PATH_IMAGE154
的最大特征值对应的单位向量。
得到最优的
Figure 63839DEST_PATH_IMAGE103
后，可以判断当前的
Figure 775443DEST_PATH_IMAGE103
和
Figure 702948DEST_PATH_IMAGE095
是否收敛。若未收敛，则通过上述方式，先固定
Figure 841805DEST_PATH_IMAGE103
求解
Figure 425233DEST_PATH_IMAGE095
，再通过求得的
Figure 674949DEST_PATH_IMAGE095
确定最优
Figure 722540DEST_PATH_IMAGE103
，直至当前的
Figure 32298DEST_PATH_IMAGE103
和
Figure 103022DEST_PATH_IMAGE095
收敛。若收敛，则将当前的
Figure 156429DEST_PATH_IMAGE103
作为上述S201中的目标波束成形向量，并将当前的
Figure 58526DEST_PATH_IMAGE095
作为上述目标反射矩阵。
可选的，可以计算当前计算的 W与迭代过程中上一次计算的
Figure 539186DEST_PATH_IMAGE103
之间的第一差值，判断第一差值是否小于第一预设差值，若是，则确定当前的
Figure 831627DEST_PATH_IMAGE103
收敛；若否，则确定当前的
Figure 751041DEST_PATH_IMAGE103
未收敛。
计算当前计算的
Figure 445328DEST_PATH_IMAGE095
与迭过程中上一次计算的
Figure 96889DEST_PATH_IMAGE095
之间的第二差值，判断第二差值是否小于第二预设差值。若是，则确定当前的
Figure 142206DEST_PATH_IMAGE095
收敛；若否，则确定当前的
Figure 602661DEST_PATH_IMAGE095
未收敛。
也可以通过其他方式确定当前的
Figure 151454DEST_PATH_IMAGE103
和
Figure 239496DEST_PATH_IMAGE095
是否收敛，本发明实施例对此不作具体限定。
终端在确定目标反射矩阵之后，可以将各目标反射矩阵发送给对应的IRS，以使得IRS的智能控制器根据目标反射矩阵，调整每个组件对应的相位。与传统的信号中继传输方式相比，由于该方式需要配置用于中转信号的信号接收装置和信号发送装置，使得该方式整体结构复杂，且能耗较高。而本发明实施例中，IRS被动的反射信号，不需要对信号进行接收和发送，不需要配置信号接收装置和信号发送装置，因此整体结构简单，能耗更低。
参见图3，针对上述步骤S203，基于第一回波信号和各第二回波信号，确定感知区域中的物体的位置的方式可以实现为以下步骤：
S2031，根据发射生成的信号的时刻和接收第一回波信号的时刻之间的时间差，确定感知区域中的物体与所述雷达之间的第一距离。
在S2031之前，雷达接收到的回波信号包括1个第一回波信号和L个第二回波信号，其中，第一回波信号为LOS信号，第二回波信号为NLOS信号。由于各IRS的位置不同，使得经过不同的IRS反射的第二回波信号的方向角不同，通过多目标分类（multiple signalclassification algorithm，MUSIC）算法，可以分解各回波信号，得到第一回波信号和与每个IRS对应的第二回波信号。
当然也可以利用其他算法分解回波信号，本发明实施例对此不作具体限定。
S2032，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，确定感知区域中的物体与雷达之间的第二距离。
雷达在时刻t接收到的多路回波信号可以表示为：
Figure 506529DEST_PATH_IMAGE155
其中，
Figure 767746DEST_PATH_IMAGE156
为雷达在时刻t接收到的多路回波信号，
Figure 171046DEST_PATH_IMAGE157
为雷达在时刻t接收到的第一回波信号，
Figure 429989DEST_PATH_IMAGE158
为雷达在时刻t接收到的经过第1个IRS反射的第二回波信号，以此类推，L为IRS的数量。
由于雷达与各IRS之间的信道可以通过信道测量得到，因此通过反射的回波信号的角度进行估计，可以得到感知区域中的物体与每个IRS之间的方位角，即
Figure 246635DEST_PATH_IMAGE159
，以及感知区域中的物体与雷达之间的方位角
Figure 983647DEST_PATH_IMAGE160
。第一回波信号和第二回波信号在时刻t的传输时延为：
Figure 507032DEST_PATH_IMAGE161
其中，
Figure 936877DEST_PATH_IMAGE162
为第一回波信号在时刻t的传输时延，
Figure 975240DEST_PATH_IMAGE163
为第1个IRS反射的第二回波信号在时刻t的传输时延，以此类推，L为IRS的数量。
第一回波信号和第二回波信号在时刻t的多普勒平移为：
Figure 515943DEST_PATH_IMAGE164
其中，
Figure 159414DEST_PATH_IMAGE165
为第一回波信号在时刻t的多普勒平移，
Figure 494580DEST_PATH_IMAGE166
为第1个IRS反射的第二回波信号在时刻t的多普勒平移，以此类推，L为IRS的数量。
进而可以得到第一回波信号和第二回波信号的传输距离：
Figure 285818DEST_PATH_IMAGE167
其中，
Figure 364633DEST_PATH_IMAGE168
为第一回波信号的传输距离，即雷达与感知区域中的物体之间的距离。
Figure 862610DEST_PATH_IMAGE169
为第1个IRS反射的第二回波信号的传输距离，即雷达与第1个IRS之间的距离和第1个IRS与感知区域中的物体之间的距离总和，以此类推，L为IRS的数量。
S2033，根据第一距离和各第二距离，确定感知区域中的物体的位置。
一种实施方式中，可以通过以下步骤实现S303：
步骤1，根据第一距离，确定感知区域中的物体的第一位置。
一种实施方式中，可以根据第一距离和感知区域中的物体与雷达之间的方位角
Figure 368678DEST_PATH_IMAGE170
，确定感知区域中的物体的第一位置。
步骤2，根据每个第二距离，确定感知区域中的物体的第二位置。
一种实施方式中，可以针对每个IRS，可以根据该IRS对应的第二距离、感知区域中的物体与该IRS之间的方位角
Figure 647213DEST_PATH_IMAGE171
，确定感知区域中的物体的一个第二位置。得到各IRS对应的第二位置。
另一种实施方式中，结合步骤1和步骤2，假设各IRS组件平面与雷达的天线阵列（包括发射天线阵列和接收天线阵列）相互垂直，且雷达的天线阵列与地面平行。此时雷达的天线阵列的每行的排列方向为x轴方向，IRS每一行的排列方向为y轴方向，与x轴和y轴均垂直的方向为z轴方向。令雷达所在的终端设备（即上述电子设备）的坐标为
Figure 529718DEST_PATH_IMAGE172
，各IRS的坐标为
Figure 882202DEST_PATH_IMAGE173
，第一位置和第二位置为
Figure 887067DEST_PATH_IMAGE174
，其中，
Figure 325002DEST_PATH_IMAGE175
，
Figure 745619DEST_PATH_IMAGE176
为第一位置，
Figure 218188DEST_PATH_IMAGE177
为基于经过第1个IRS反射的第二回波信号，确定的感知区域中的物体的位置，以此类推，L为IRS的数量。通过以下公式确定
Figure 128375DEST_PATH_IMAGE178
Figure 53606DEST_PATH_IMAGE179
Figure 277914DEST_PATH_IMAGE180
Figure 604990DEST_PATH_IMAGE181
其中，
Figure 954588DEST_PATH_IMAGE182
为感知区域中的物体与雷达的方向与竖直方向之间的夹角，
Figure 367114DEST_PATH_IMAGE117
为感知区域中的物体与雷达的方向与水平方向之间的夹角，
Figure 129534DEST_PATH_IMAGE121
为感知区域中的物体与第
Figure 373434DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的方向与竖直方向之间的夹角，
Figure 828686DEST_PATH_IMAGE183
为感知区域中的物体与第
Figure 728509DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的方向与水平方向之间的夹角。
通过上述公式（22）、（23）和（24），得到
Figure 294619DEST_PATH_IMAGE184
。
步骤3，根据第一位置和第二位置，确定感知区域中的物体的位置。
一种实施方式中，可以根据第一位置和第二位置，利用最大似然估计，确定感知区域中的物体的位置。
另一种实施方式中，可以将第一位置和各第二位置输入预先训练的位置预测模型，获取位置预测模型输出的感知区域中的物体的位置。
其中，位置预测模型为基于训练集对神经网络模型进行训练得到的模型，训练集包括多组训练样本，针对每组训练样本，该组训练样本包括指定物体的多个测量位置，该组训练样本的标签为指定物体的实际位置。
在本发明实施例中，神经网络模型可以是循环神经网络（Recurrent NeuralNetwork，RNN）。
在本发明实施例中，神经网络模型除了可以判定物体的位置以外，还可以进行物体识别，即识别物体所属的类型。例如物体的类型为：车辆、人、树等。在这种情况下，可以设置训练样本集中，每组训练样本的标签还包括指定物体的类型。
从本发明实施例的技术方案可以看出，本发明实施例从多角度感知物体，增加了感知范围，减少了障碍物对感知物体的影响，实现了利用单一雷达对物体进行多角度立体化感知。同时，由于能够对物体进行多角度感知，提高了感知信息的冗余度，提高了对物体位置确定的精确度。
基于相同的发明构思，对应于上述方法实施例，本发明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，电子设备中配置有雷达，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。参见图4，该装置包括：发射模块401、接收模块402和确定模块403；
发射模块401，用于通过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，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反射后的波束方向指向感知区域；
接收模块402，用于接收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403，用于基于第一回波信号和各第二回波信号，确定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第二雷达信号的相位，并向感知区域反射调整后的第二雷达信号，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；
确定模块403，还用于：
在通过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，第一幅值项用于表示从雷达直射至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反射至感知区域的反射信号的幅值；
确定使得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，并将初始波束成形向量作为目标波束成形向量，将初始反射矩阵作为目标反射矩阵。
可选的，确定模块403，具体用于：
通过以下公式确定初始波束成形向量以及初始反射矩阵：
Figure 393025DEST_PATH_IMAGE185
Figure 19179DEST_PATH_IMAGE186
Figure 406298DEST_PATH_IMAGE187
其中，
Figure 510520DEST_PATH_IMAGE099
和
Figure 729011DEST_PATH_IMAGE100
为预设的权重，
Figure 526066DEST_PATH_IMAGE101
表示直射信号从雷达到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 134902DEST_PATH_IMAGE102
表示矩阵的转置，
Figure 308394DEST_PATH_IMAGE103
为初始波束成形向量，
Figure 381393DEST_PATH_IMAGE104
表示一个反射信号从第
Figure 349349DEST_PATH_IMAGE073
个IRS到感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 445481DEST_PATH_IMAGE095
为第
Figure 891505DEST_PATH_IMAGE073
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，
Figure 84589DEST_PATH_IMAGE105
表示第
Figure 223447DEST_PATH_IMAGE073
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 806875DEST_PATH_IMAGE110
表示一个反射信号从雷达到第
Figure 118907DEST_PATH_IMAGE073
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，
Figure 104181DEST_PATH_IMAGE111
为预设功率，
Figure 413940DEST_PATH_IMAGE109
为每个IRS包括的组件数量。
可选的，确定模块403，具体用于：
根据发射生成的信号的时刻和接收第一回波信号的时刻之间的时间差，确定感知区域中的物体与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，确定感知区域中的物体与雷达之间的第二距离；
根据第一距离和各第二距离，确定感知区域中的物体的位置。
可选的，确定模块403，具体用于：
根据第一距离，确定感知区域中的物体的第一位置；
根据每个第二距离，确定感知区域中的物体的第二位置；
根据第一位置和第二位置，确定感知区域中的物体的位置。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现上述方法实施例中的方法步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准（Peripheral ComponentInterconnect，PCI）总线或扩展工业标准结构（Extended Industry StandardArchitecture，EISA）总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、网络处理器（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital SignalProcessor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一智能反射平面辅助的无线感知方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一智能反射平面辅助的无线感知方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk (SSD)）等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

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：
Figure 351818DEST_PATH_IMAGE001
Figure 331276DEST_PATH_IMAGE002
Figure 111013DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 571469DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 385841DEST_PATH_IMAGE005
为预设的权重，
Figure 208303DEST_PATH_IMAGE006
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，
Figure 475337DEST_PATH_IMAGE007
表示矩阵的转置，
Figure 736554DEST_PATH_IMAGE008
为所述初始波束成形向量，
Figure 405432DEST_PATH_IMAGE009
表示一个反射信号从第
Figure 398796DEST_PATH_IMAGE010
个IRS到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 215442DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 952454DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 475840DEST_PATH_IMAGE012
表示第
Figure 905684DEST_PATH_IMAGE010
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 209626DEST_PATH_IMAGE013
表示一个反射信号从所述雷达到第
Figure 484750DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 128221DEST_PATH_IMAGE014
为预设功率，
Figure 525704DEST_PATH_IMAGE015
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；
根据所述第一位置和所述第二位置，确定所述感知区域中的物体的位置。
6.一种智能反射平面辅助的无线感知装置，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。
7.根据权利要求6所述的装置，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；
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。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，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：
Figure 254626DEST_PATH_IMAGE016
Figure 333440DEST_PATH_IMAGE017
Figure 831418DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 665381DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 616020DEST_PATH_IMAGE005
为预设的权重，
Figure 498525DEST_PATH_IMAGE006
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，
Figure 851009DEST_PATH_IMAGE007
表示矩阵的转置，
Figure 855874DEST_PATH_IMAGE008
为所述初始波束成形向量，
Figure 293809DEST_PATH_IMAGE009
表示一个反射信号从第
Figure 714426DEST_PATH_IMAGE010
个IRS到所述感知区域的传输过程中的相位变化量，
Figure 249312DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 362762DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 287993DEST_PATH_IMAGE012
表示第
Figure 512300DEST_PATH_IMAGE010
个IRS的第1个组件对应的相位，
Figure 639044DEST_PATH_IMAGE013
表示一个反射信号从所述雷达到第
Figure 923395DEST_PATH_IMAGE010
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，
Figure 335922DEST_PATH_IMAGE014
为预设功率，
Figure 363920DEST_PATH_IMAGE015
为每个IRS包括的组件数量。
9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，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；
根据所述第一距离和各第二距离，确定所述感知区域中的物体的位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：
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。
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