CN117008051A - 基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法 - Google Patents

基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117008051A
CN117008051A CN202310686362.XA CN202310686362A CN117008051A CN 117008051 A CN117008051 A CN 117008051A CN 202310686362 A CN202310686362 A CN 202310686362A CN 117008051 A CN117008051 A CN 117008051A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reconfigurable
signal
period
positioning
expression
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310686362.XA
Other languages
English (en)
Inventor
邸博雅
张泓亮
曹梦媛
张浩波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN202310686362.XA priority Critical patent/CN117008051A/zh
Publication of CN117008051A publication Critical patent/CN117008051A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0273—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves using multipath or indirect path propagation signals in position determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0218—Multipath in signal reception
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0278—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves involving statistical or probabilistic considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/145—Passive relay systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，包括：获取接收机接收到的定位目标的当前周期的实际反射信号；基于当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置；基于定位目标当前时刻的初始估计位置及第一表达式，确定当前周期的最优参数；第一表达式通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定；当前周期的最优参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；基于当前周期的最优参数与其他周期的最优参数，将信噪比最大的周期的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。基于此，利用非直射径信道，实现低功耗和低成本、高精度的雷达定位。

Description

基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法
技术领域
本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法。
背景技术
随着6G的发展，对于定位和感知的需求进一步加大。雷达利用电磁波来定位目标，受外界环境影响较小，在定位中有广泛的应用。现有的高精度雷达定位系统多基于相控阵，其功耗和硬件成本较高；并且现有雷达多依赖于直射径信道，在实际应用场景中不总是满足具有直射径的要求，而非直射径信噪比往往较低，对定位性能影响很大。因此，如何利用非直射径信道，实现低功耗和低成本、高精度的雷达定位是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，用以提供一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，利用非直射径信道，实现低功耗和低成本、高精度的雷达定位。
本发明提供一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，包括：获取接收机接收到的定位目标的当前周期的实际反射信号；所述当前周期为第一预设时间段内的至少一个周期中的一个周期；基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置；基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数；所述第一表达式通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定；所述当前周期的最优参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数；基于当前周期的最优参数与所述其他周期的最优参数，确定信噪比最大的周期，并将信噪比最大的周期对应的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。
基于上述任一实施例，在所述基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数之前，所述方法还包括：通过最大化反射信号与预设噪声的比值的第二表达式，根据发射信号的约束条件，确定求解最优参数的最优化问题；求解所述最优化问题，得到所述最优参数的第一表达式。
基于上述任一实施例，所述反射信号与预设噪声的比值的第二表达式为：其中，∫T|r(ω,t)|2dt为一个周期T内各时刻实际反射信号的估计信号r(ω,t)的能量，/>为一个周期T内预设噪声/>的能量，β为定位目标的反射系数，为常数；μ为与可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度相关的系数，Ex为发射机对应的第一可重构全息超表面中馈源的第一发射信号x的能量；/>为预设高斯噪声分布的方差；所述发射信号的约束条件为∫T|s(t)|2dt＝EM，其中，s(t)为发射机对应的第一可重构全息超表面中超材料阵列单元的第二发射信号，EM为所述第二发射信号的能量；其中，s(t)＝QDψDx，QD为发射机对应的第一可重构全息超表面的相移向量，ψD为发射机对应的第一可重构全息超表面的幅度向量。
基于上述任一实施例，所述求解所述最优化问题，得到所述最优参数的第一表达式，包括：基于泰勒展开将所述第二表达式在上一个迭代周期中的参数点附近近似为凹函数；其中，所述凹函数为其中，ζm为多个待优化参数中的第m个参数；所述待优化参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；/>为基于优化参数的第i-1个迭代周期的参数ζi-1确定的信噪比的大小；/>表示优化参数的第i-1个迭代周期的参数中的第m个参数，κ为一个预先设定的非负常数；其中，ζi-1＝[ψD,i-1,ψU,i-1,θD,i-1,θU,i-1]；ψD,i-1表示优化参数的第i-1个迭代周期发射机对应的第一可重构全息超表面的幅度向量，ψU,i-1表示优化参数的第i-1个迭代周期接收机对应的可重构全息超表面的幅度向量，θD,i-1为优化参数的第i-1个迭代周期可重构智能表面向定位目标发射信号时的相移向量，θU,i-1为优化参数的第i-1个迭代周期可重构智能表面接收定位目标的反射信号时的幅度向量；基于所述凹函数，求解得到所述求解最优参数的第一表达式，其中，第一表达式为：/> α为预设的步长。
基于上述任一实施例，在所述基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置之前，所述方法还包括：将第二预设时间段内的至少一个周期的实际反射信号，代入对数似然函数的第三表达式，基于极大似然估计确定预设的极大对数似然函数；其中，所述第三表达式为：其中，y(t)表示实际反射信号，r(ω,t)表示对t时刻实际反射信号的估计信号，ω表示t时刻定位目标的估计位置参数，/>为预设高斯噪声分布的方差。
基于上述任一实施例，所述基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数，包括：基于所述当前周期的最优参数，调整可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；基于调整后的可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度、接收机接收到的定位目标的当前周期的下一周期的实际反射信号，以及预设的极大对数似然函数，确定定位目标下一时刻的估计位置；基于所述定位目标下一时刻的估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定下一时刻的最优参数。
基于上述任一实施例，在基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置之前，所述方法还包括：基于所述第一可重构全息超表面对应的第二发射信号的第四表达式、可重构全息超表面到可重构智能表面对应的第一信道的第五表达式，以及可重构智能表面到定位目标对应的第二信道的第六表达式，确定定位目标接收到的第三发射信号的第七表达式；基于所述第七表达式、定位目标到所述可重构智能表面的第一反射信号的第八表达式，以及所述第二可重构全息超表面对应的第二反射信号的第九表达式，确定接收机接收到反射信号的估计信号的第十表达式。
本发明还提供一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统，所述系统包括：可重构智能表面、发射机、接收机、与所述发射机相连的第一可重构全息超表面、与所述接收机相连的第二可重构全息超表面、处理器；其中，所述第一可重构全息超表面用于基于所述发射机产生的第一发射信号，生成特定波形的第二发射信号；所述第二可重构全息超表面用于接收来自所述可重构智能表面的第一反射信号，并将所述第一反射信号转换为第二反射信号，并向所述接收机发送所述第二反射信号；所述可重构智能表面用于接收所述第二发射信号，并用于对所述第二发射信息进行幅度和相移的调整，确定第三发射信号；还用于接收来自定位目标的第三反射信号；并对所述第三反射信号进行幅度和相移的调整，确定所述第一反射信号，并向所述第二可重构全息超表面发送所述第一反射信号；所述处理器，用于执行上述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的步骤。
本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，通过分周期对定位目标的位置进行估计，通过最大化信噪比，分别得到在第一预设时间段内的每个周期中，最优定位精度下关于可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度的最优参数，并通过基于所有周期中对应的最优参数，将信噪比最大对应的周期中关于定位目标的估计位置，确定为定位目标的最终估计位置。整个过程通过主动的调节可重构智能表面和可重构全息超表面的参数，从而实现了主动对信道质量的调整，提高了定位过程中定位精度。同时，由于定位过程中采用的是低成本和低功耗的可重构智能表面和可重构全息超表面组成的非直射径信道，因此，实现了使用低成本、低功耗的非直射径信道，对目标的高精度定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统示意图之一；
图2是本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的流程示意图之一；
图3是本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的流程示意图之二；
图4是本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的流程示意图之三；
图5是本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的流程示意图之四；
图6是本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统的结构示意图之二；
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解，首先对本发明涉及的技术术语进行解释。
(1)可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface，RIS)
可重构智能表面由多个相同的RIS单元。每个RIS单元中，由多个PIN二极管连接多个金属贴片，印刷在介电基板上。每个二极管可以调节成两种状态，分别是通(ON)和断(OFF)状态，导致RIS单元有不同的反射系数。假设每个RIS单元有Ns个不同的反射系数，不同的反射系数具有相同的幅度增益η和不同的相移。Ns个不同的相移均匀分布在[0,2π)间，间距为第n个RIS单元的反射系数可表示为：/>θn＝kΔθ,k∈{1,2,…,Ns}。为简单起见，可设η＝1。RIS的相移矩阵为/>其中θ＝(θ1,…,θN)。
(2)可重构全息超表面(reconfigurable holographic surface，RHS)
可重构全息超表面是一种漏波天线，能通过调节超材料单元处辐射出的漏波幅度来产生特定的波形。RHS由三部分组成：波导、馈源、超材料阵列单元。发射雷达信号时，信号通过馈源进入波导内，再传播至嵌入在波导中的超材料阵列单元，每一个超材料阵列单元以漏波的形式将信号辐射至自由空间中。每个阵列单元的辐射信号幅度可通过调节多个PIN二极管的状态进行控制，从而获得所需的波形。RHS接收信号为上述逆过程，即超材料阵列单元将接收到的信号传输到馈源。RHS模型如下：
假设馈源发射信号为x，则第n个RHS阵列单元发射的信号可表示为：
其中，为第n个阵列单元的辐射幅度。/>表示信号x从馈源传播至第n个阵列单元过程中产生的相移，γ为波导的折射因子，dn为馈源到第n个阵列单元的距离，λ为载波波长。
据此，发射端RHS发射的信号可表示为：
s＝QDψDx
其中为发射端RHS的幅度向量。
同理，接收端RHS信号模型如下：假设接收信号为 其中zn表示第n个RHS阵列单元收到的信号，则接收机收到的信号可表示为：
y＝(QUψU)Tz
其中是接收端RHS的幅度向量，/>表示第n个阵列单元的辐射幅度。
为了便于理解，进一步对本发明的发明构思进行阐述。
为应对高精度低功耗的定位和感知需求，雷达被认为是具有前景的技术之一。现有雷达多以相控阵作为天线。相控阵是由多个天线单元组成的阵列。信号通过功率分配器分配至每个天线单元，由移相器调整每个天线单元处信号的相移。所有天线单元辐射出的信号叠加形成所需的波形。雷达工作的方式是通过天线发射电磁波，经目标反射后，接收反射电磁波，通过分析接收信号的时延、到达角等信息来探测和定位目标。相控阵雷达依赖移相器和功率分配器，具有较高的功耗和硬件成本，因此高精度相控阵雷达的功耗和成本较大。并且，现有的雷达定位方案中，大多数不能主动控制传播信道的质量，而是被动接收信道质量的好坏。这使得当信道质量不理想时，雷达信号会大幅衰减，导致定位和感知的性能下降。
而可重构全息表面通过调节每个辐射单元的辐射幅度来产生所需波形，这些单元由基于二极管的简单电路构成，其结构简单，功耗更低。可重构智能表面可以通过控制反射来，重新配置无线传播环境。因此，本发明利用了可重构全息表面和可重构智能表面进行辅助定位，设计了一个高精度雷达定位系统。可重构全息表面可用于替换相控阵，具有低功耗低成本的特点。可重构智能表面能通过改变信号相移的方式，定制信道，提升反射径信噪比，得以利用非直射径辅助定位。因此，本发明的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，可以降低雷达定位系统的功耗和成本，同时提高雷达系统的覆盖率。
下面结合附图描述本发明的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法和系统。为了便于理解，结合图1对本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统进行说明。
如图1所示，本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统，包括一个发射机、一个接收机、一个可重构智能表面、两个可重构全息超表面和1个位置未知的雷达目标。除此之外，所述定位系统还可以包括处理器，所述处理器可以为所述发射机或接收机中，也可以位于远程服务器中。两个RHS分别为与所述发射机相连的RHS(也可以称为发射端RHS)和与所述接收机相连的RHS(接收端RHS)。发射机RHS和发射端RHS的Lr个馈源通过Lr个射频链路分别相连。接收机和接收端RHS的个馈源通过Lr个射频链路分别相连。发射端RHS共有Nt个辐射单元，接收端RHS共有Nr个辐射单元。可重构智能表面具有N个RIS单元。
假设目标位于RHS、RIS的远场范围内，因此可将传播信号可采取平面波假设。假定RHS和RIS位置临近，因此可认为目标对任意RIS和RHS单元的相对方向相同。以发射机和接收机所在的位置为坐标原点建立坐标轴，已知RIS与RHS的位置，未知目标位置。
雷达定位场景如下：只考虑非直射径信道。发射端RHS发出信号，信号由经过RIS的反射径到达目标，目标反射信号后再由经过RIS的反射径到达接收端RHS。
图2为本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的流程示意图之一。所述基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法可以由所述基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统中的处理器执行。如图2所示，本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，包括以下步骤：
步骤210，获取接收机接收到的定位目标的当前周期的实际反射信号。
其中，所述当前周期为第一预设时间段内的至少一个周期中的一个周期。
可以理解，为了便于后续可重构智能表面和可重构全息超表面对信道质量进行主动调整，进而提高对定位目标的估计精度，本发明中采用分周期对定位目标的位置进行估计。也就是说，可以在一段时间内，划分多个周期对定位目标的位置进行估计，以便逐步确定最优的可重构智能表面和可重构全息超表面的相关参数，提高对定位目标的估计精度。
步骤220，基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置。
其中，当前周期的实际反射信号为当前周期发射端RHS馈源处对应的实际反射信号。
具体地，可以基于所述当前周期的实际反射信号与预设的极大对数似然函数，确定定位目标当前时刻的初始估计位置。其中，所述预设的极大对数似然函数基于第二预设时间段内的至少一个周期的实际反射信号确定。第二预设时间段为预设的历史时间段。
可以理解，预设的极大对数似然函数用于估计定位目标的估计位置，因此，可以基于第二预设时间段内的至少一个周期的实际反射信号确定。具体地，预设的极大对数似然函数的确定过程可以参考后文的相关过程。
步骤230，基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数；所述第一表达式通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定；所述当前周期的最优参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度。
其中，反射信号与预设噪声的比值为接收机接收到的信号的信噪比，定位目标的定位精度与接收信号的信噪比呈现正相关关系，即反射信号与预设噪声的比值越大，说明对定位目标的定位精度越高。因此，通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定求解最优参数的第一表达式，实现使最优化参数是在最优的定位精度下的最优化参数，从而为后续基于当前周期的最优参数进行下一个周期更加准确的定位做准备。同时，通过优化可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度，不断提高基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统的定位精度，实现提高非直射径信道的定位精度。并且，由于本发明采用的可重构智能表面和可重构全息超表面的成本较低，因此，在降低雷达定位系统的功耗和成本的同时，提高雷达系统的定位精度。
步骤240，基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数。
如前所述，为了便于后续可重构智能表面和可重构全息超表面对信道质量进行主动调整，进而提高对定位目标的估计精度，本发明中采用分周期对定位目标的位置进行估计。因此，可以在确定当前周期的最优参数后，进一步基于与上述步骤210至步骤230的相似的步骤，基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数。从而为后续从所有的周期中的最优参数中确定一个定位精度最高的最优参数对应的定位目标的估计位置做准备。
步骤250，基于当前周期的最优参数与所述其他周期的最优参数，确定信噪比最大的周期，并将信噪比最大的周期对应的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。
如前所述，所述最优参数通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定，而反射信号与预设噪声的比值能够反映定位精度，反射信号与预设噪声的比值越大，定位精度越高。因此，可基于第一预设时间段的各周期确定的至少一个最优参数，确定信噪比最大的周期，并将信噪比最大的周期对应的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。
本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，通过分周期对定位目标的位置进行估计，通过最大化信噪比，分别得到在第一预设时间段内的每个周期中，最优定位精度下关于可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度的最优参数，并通过基于所有周期中对应的最优参数，将信噪比最大对应的周期中关于定位目标的估计位置，确定为定位目标的最终估计位置。整个过程通过主动的调节可重构智能表面和可重构全息超表面的参数，从而实现了主动对信道质量的调整，提高了定位过程中定位精度。同时，由于定位过程中采用的是低成本和低功耗的可重构智能表面和可重构全息超表面组成的非直射径信道，因此，实现了使用低成本、低功耗的非直射径信道，对目标的高精度定位。
可以理解，在其中一个实施例中，如图3所示，在所述基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数之前，所述方法还包括：
步骤310，通过最大化反射信号与预设噪声的比值的第二表达式，根据发射信号的约束条件，确定求解最优参数的最优化问题。
其中，反射信号与预设噪声的比值可以为反射信号的能量与预设噪声的能量的比值。因此，在其中一个实施例中，所述反射信号与预设噪声的比值的第二表达式为：其中，∫T|r(ω,t)|2dt为一个周期T内各时刻实际反射信号的估计信号r(ω,t)的能量，/>为一个周期T内预设噪声/>的能量，β为定位目标的反射系数，为常数；μ为与可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度相关的系数，Ex为发射机对应的第一可重构全息超表面中馈源的第一发射信号x的能量；/>为预设高斯噪声分布的方差；
所述发射信号的约束条件为∫T|s(t)|2dt＝EM，其中，s(t)为发射机对应的第一可重构全息超表面中超材料阵列单元的第二发射信号，EM为所述第二发射信号的能量；其中，s(t)＝Q2ψDx，QD为发射机对应的第一可重构全息超表面的相移向量，ψD为发射机对应的第一可重构全息超表面的幅度向量。
可以理解，通过最大化反射信号与预设噪声的比值Γ，并将所述发射信号的约束条件作为约束条件，从而可以确定关于重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度的最优参数的最优化问题。
步骤320，求解所述最优化问题，得到所述最优参数的第一表达式。
可以理解，为了更好的求解上述最优化问题，可以将上述第二表达式近似为凹函数。具体地，可以通过泰勒展开近似上述Γ。
因此，在其中一个实施例中，该步骤320可以包括步骤3201和步骤3202。
步骤3201，基于泰勒展开将所述第二表达式在上一个迭代周期中的参数点附近近似为凹函数。
其中，所述凹函数为 其中，ζm为多个待优化参数中的第m个参数；所述待优化参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；/>为基于优化参数的第i-1个迭代周期的参数ζi-1确定的信噪比的大小；/>表示优化参数的第i-1个迭代周期的参数中的第m个参数，κ为一个预先设定的非负常数；其中，ζi-1＝[ψD,i-1,ψU,i-1,θD,i-1,θU,i-1]；ψD,i-1表示优化参数的第i-1个迭代周期发射机对应的第一可重构全息超表面的幅度向量，ψU,i-1表示优化参数的第i-1个迭代周期接收机对应的可重构全息超表面的幅度向量，θD,i-1为优化参数的第i-1个迭代周期可重构智能表面向定位目标发射信号时的相移向量，θU,i-1为优化参数的第i-1个迭代周期可重构智能表面接收定位目标的反射信号时的幅度向量。
可以理解，凹函数的前两项可以理解为是Γ的一次逼近。
还可以理解，通过多个迭代周期逐步迭代寻找最优解，当时，停止迭代。其中∈为一个预先设定的门限值。
步骤3202，基于所述凹函数，求解得到所述求解最优参数的第一表达式。
可以理解，上述最优化问题中，只有与可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度相关的系数μ为未知的参数，因此，可以通过求解上述最优化问题中，得到系数μ。具体地，参考后文中步骤420，可知μ与ζc＝[ψD,c,ψU,c,θD,c,θU,c]也即确定ζm，从而可以确定所述最优参数的第一表达式。
具体地，第一表达式为： α为预设的步长。
在其中一个实施例中，在所述基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置之前，所述方法还包括：
将第二预设时间段内的至少一个周期的实际反射信号，代入对数似然函数的第三表达式，基于极大似然估计确定预设的极大对数似然函数；
其中，所述第三表达式为：其中，y(t)表示实际反射信号，r(ω,t)表示对t时刻实际反射信号的估计信号，ω表示t时刻定位目标的估计位置参数，/>为预设高斯噪声分布的方差。因此，基于极大似然估计，即通过求得使L(y|ω)最大的定位目标的估计位置参数/>从而可以得到r(ω,t)的表达式，进一步地，便于后续已知实际反射信号y(t)的情况下，确定定位目标的估计位置。
可以理解，结合图1可知，发射端RHS发出信号，信号由经过RIS的反射径到达目标，目标反射信号后再由经过RIS的反射径到达接收端RHS，因此，上述第三表达式中r(ω,t)中的表达式可以基于可重构智能表面和可重构全息超表面对应的信息确定。
因此，在其中一个实施例中，如图4所示，在基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置之前，所述方法还包括步骤410和步骤420。
步骤410，基于所述第一可重构全息超表面对应的第二发射信号的第四表达式、可重构全息超表面到可重构智能表面对应的第一信道的第五表达式，以及可重构智能表面到定位目标对应的第二信道的第六表达式，确定定位目标接收到的第三发射信号的第七表达式。
结合图1，所述第一可重构全息超表面对应的第二发射信号为述第一可重构全息超表面中超材料阵列单元的对应的第二发射信号。因此，其对应的第四表达式为：s＝QDψDx；其中，QD表示所述第一可重构全息超表面的相移向量；ψt表示所述第一可重构全息超表面的幅度向量；x表示所述第一可重构全息超表面中馈源的第一发射信号；qn表示从馈源传播至第n个超材料阵列单元过程中产生的相移，/>dn为从馈源到第n阵列单元的距离，γ为波导的折射因子，λ为载波波长；/>表示所述第一可重构全息超表面的幅度向量，为待优化的参数；
所述第五表达式为： hm,表示可重构全息超表面的第n个阵列单元到可重构智能表面的第m个可重构智能表面单元的信道，其中，/>为可重构全息超表面的第n个阵列单元的增益，/>为第n个阵列单元到第m个可重构智能表面单元的相对方向，分别为第n个阵列单元和第m个可重构智能表面单元的相对/>方向的归一化辐射场型，Se为一个可重构智能表面单元的面积，lm,为可重构全息超表面的第n个阵列单元到可重构智能表面的第m个可重构智能表面单元的距离，λ为载波波长。
其中，归一化辐射场型为使用辐射场最大值对辐射场进行归一化的结果，即此方向上辐射场大小与最大辐射场的比值。其中，辐射场型将天线或反射面辐射或接收的功率的变化表示为距离其方向的函数，使得能够直观地看到发射或接收最大功率的位置。示例性地，归一化辐射场型的例子如下：
所述第六表达式为：b(θ)＝aR(θ)H，其中，a表示可重构智能表面相对于目标的导向矢量，R(θ)表示可重构智能表面的相移矩阵，H＝[hm,]，θN＝kΔθ,k∈{1,2,…,Ns}，/>Ns为可重构智能表面的相移的个数，a＝(a1，…，am，aN)，/>a1表示可重构智能表面中的第1个RIS单元相对于目标的导向矢量，am表示可重构智能表面中的第m个RIS单元相对于目标的导向矢量，同理，aN表示可重构智能表面中的第N个RIS单元相对于目标的导向矢量；其中，GR为可重构智能表面单元的增益，/>表示/>为定位目标的方向，k为朝向定位目标方向的波矢，/>是第第m个可重构智能表面单元相对于第1个可重构智能表面单元的相对位置。
将关于hm,的第五表达式作为H，并将关于s的第四表达式s＝QDψDx，以及关于b(θ)的第六表达式b(θ)＝aR(θ)H，代入对应的v＝b(θD)s+noise中，即可得到所述第七表达式为：v＝b(θD)s+noise＝b(θD)QDψDx+noise＝aR(θD)HQDψDx+noise，其中，noise为噪声。也即通过计算信号经过发射端RHS，再经过RIS的反射径到达目标之后，目标所接收到的发射信号。
可以理解，为了区分下行(从发射端到定位目标)信道和上行(从发射端到定位目标)信道，使用上标D表示下行信道对应的参数，使用上标U表示上行信道对应的参数，比如θD表示发射信号从可重构智能表面到定位目标发射时对应的可重构智能表面的相移，θU表示反所述可重构智能表面在向第二可重构全息超表面发射第二反射信号时的相移。
步骤420，基于所述第七表达式、定位目标到所述可重构智能表面的第一反射信号的第八表达式，以及所述第二可重构全息超表面对应的第二反射信号的第九表达式，确定接收机接收到反射信号的估计信号的第十表达式。
可以理解，定位目标向接收端RHS返回反射信号的过程，为发射信号从发射端RHS经过RIS，最后到达定位目标的过程的逆过程，即由定位目标基于定位目标接收到的发射信号确定反射信号，反射信号经过RIS，到达接收端RHS。因此，可以基于步骤420，确定接收机接收到反射信号的估计信号的第十表达式。
其中，所述第八表达式为：z＝bT(θU)βv，其中，θU为所述可重构智能表面在向第二可重构全息超表面发射第二反射信号时的相移，为待优化的参数，bT(θU)为b(θU)的转置，T表示转置，β为定位目标的反射系数。
将所述第七表达式v＝b(θD)QDψDx+noise以及第八表达式z＝bT(θU)βv代入所述第九表达式为：从而得到
因此，得到对应的第十表达式为：r(ω)＝βμx，可以理解，结合前文中的Q的公式，在波导的折射因子γ，馈源到第n个阵列单元的距离Dn，载波波长λ，确定的情况下，对应的QD以及QU可以通过Q公式计算得到，因此，其中，μ为与ψU、θU、θD和ψD相关的系数，ψU、θU、θD和ψD中的任意一个即为待求解的参数ζm。其中，ψU、θU分别为反射信号上行传输过程中可重构全息超表面的幅度和可重构智能表面的相移，θD和ψD分别为发射信号下行传输过程中可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度。/>为环境中的噪声和干扰的残余项，为简单起见假设环境中的噪声和干扰的残余项遵循复高斯分布，均值为0，方差为
在其中一个实施例中，如图5所示，所述基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数，包括：
步骤510，基于所述当前周期的最优参数，调整可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度。
其中，当前周期的最优参数包括反射信号上行传输过程中可重构全息超表面的幅度ψU和可重构智能表面的相移θU，以及发射信号下行传输过程中可重构智能表面的相移θD和可重构全息超表面的幅度ψD，因此，可以基于所述当前周期的最优参数，调整可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度。
步骤520，基于调整后的可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度、接收机接收到的定位目标的当前周期的下一周期的实际反射信号，以及预设的极大对数似然函数，确定定位目标下一时刻的估计位置。
可以理解，该步骤与前述基于当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置的过程类似，为了简洁，此处不再赘述。
步骤530，基于所述定位目标下一时刻的估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定下一时刻的最优参数。
可以理解，该步骤与前述步骤230类似，为了简洁，此处不再赘述。
可以理解，上述510至步骤530为可以循环迭代的过程，基于上述510至步骤530，可以确定第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数。
下面对本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统进行描述，下文描述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统与上文描述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法可相互对应参照。
图6是本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统的示意图，如图6所示，本发明实施例提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统，包括：
本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的雷达定位系统，包括：可重构智能表面610、发射机620、接收机630、与所述发射机620相连的第一可重构全息超表面640、与所述接收机630相连的第二可重构全息超表面650、处理器660；
其中，所述第一可重构全息超表面640用于基于所述发射机620产生的第一发射信号，生成特定波形的第二发射信号；所述第二可重构全息超表面650用于接收来自所述可重构智能表面610的第一反射信号，并将所述第一反射信号转换为第二反射信号，并向所述接收机630发送所述第二反射信号；
所述可重构智能表面610用于接收所述第二发射信号，并用于对所述第二发射信息进行幅度和相移的调整，确定第三发射信号；还用于接收来自定位目标的第三反射信号；并对所述第三反射信号进行幅度和相移的调整，确定所述第一反射信号，并向所述第二可重构全息超表面650发送所述第一反射信号；
所述处理器660，用于执行上述基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法。
可以理解，上述处理器660可以位于接收机630中。
本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位系统，通过分周期对定位目标的位置进行估计，通过最大化信噪比，分别得到在第一预设时间段内的每个周期中，最优定位精度下关于可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度的最优参数，并通过基于所有周期中对应的最优参数，将信噪比最大对应的周期中关于定位目标的估计位置，确定为定位目标的最终估计位置。整个过程通过主动的调节可重构智能表面和可重构全息超表面的参数，从而实现了主动对信道质量的调整，提高了定位过程中定位精度。同时，由于定位过程中采用的是低成本和低功耗的可重构智能表面和可重构全息超表面组成的非直射径信道，因此，实现了使用低成本、低功耗的非直射径信道，对目标的高精度定位。
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(communications interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法。其中，基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法包括：获取接收机接收到的定位目标的当前周期的实际反射信号；所述当前周期为第一预设时间段内的至少一个周期中的一个周期；基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置；基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数；所述第一表达式通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定；所述当前周期的最优参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数；基于当前周期的最优参数与所述其他周期的最优参数，确定信噪比最大的周期，并将信噪比最大的周期对应的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-only memory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法。其中，基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法包括：获取接收机接收到的定位目标的当前周期的实际反射信号；所述当前周期为第一预设时间段内的至少一个周期中的一个周期；基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置；基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数；所述第一表达式通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定；所述当前周期的最优参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数；基于当前周期的最优参数与所述其他周期的最优参数，确定信噪比最大的周期，并将信噪比最大的周期对应的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行本发明提供的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法。其中，基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法包括：获取接收机接收到的定位目标的当前周期的实际反射信号；所述当前周期为第一预设时间段内的至少一个周期中的一个周期；基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置；基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数；所述第一表达式通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定；所述当前周期的最优参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数；基于当前周期的最优参数与所述其他周期的最优参数，确定信噪比最大的周期，并将信噪比最大的周期对应的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
可以理解，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取接收机接收到的定位目标的当前周期的实际反射信号；所述当前周期为第一预设时间段内的至少一个周期中的一个周期；
基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置；
基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数；所述第一表达式通过最大化反射信号与预设噪声的比值确定；所述当前周期的最优参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；
基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数；
基于当前周期的最优参数与所述其他周期的最优参数，确定信噪比最大的周期，并将信噪比最大的周期对应的定位目标的估计位置确定为定位目标的最终估计位置。
2.如权利要求1所述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，其特征在于，在所述基于所述定位目标当前时刻的初始估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定当前周期的最优参数之前，所述方法还包括：
通过最大化反射信号与预设噪声的比值的第二表达式，根据发射信号的约束条件，确定求解最优参数的最优化问题；
求解所述最优化问题，得到所述最优参数的第一表达式。
3.如权利要求2所述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，其特征在于，所述反射信号与预设噪声的比值的第二表达式为：其中，∫T|r(ω，t)|2dt为一个周期T内各时刻实际反射信号的估计信号r(ω，t)的能量，为一个周期T内预设噪声/>的能量，β为定位目标的反射系数，为常数；μ为与可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度相关的系数，Ex为发射机对应的第一可重构全息超表面中馈源的第一发射信号x的能量；/>为预设高斯噪声分布的方差；
所述发射信号的约束条件为∫T|s(t)|2dt＝EM，其中，s(t)为发射机对应的第一可重构全息超表面中超材料阵列单元的第二发射信号，EM为所述第二发射信号的能量；其中，s(t)＝QDψDx，QD为发射机对应的第一可重构全息超表面的相移向量，ψD为发射机对应的第一可重构全息超表面的幅度向量。
4.如权利要求3所述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，其特征在于，所述求解所述最优化问题，得到所述最优参数的第一表达式，包括：
基于泰勒展开将所述第二表达式在上一个迭代周期中的参数点附近近似为凹函数；其中，所述凹函数为 其中，ζm为多个待优化参数中的第m个参数；所述待优化参数中包括可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；/>为基于优化参数的第i-1个迭代周期的参数ζi-1确定的信噪比的大小；/>表示优化参数的第i-1个迭代周期的参数中的第m个参数，κ为一个预先设定的非负常数；其中，ζi-1＝[ψD，i-1，ψU，i-1，θD，i-1，θU，i-1]；ψD，i-1表示优化参数的第i-1个迭代周期发射机对应的第一可重构全息超表面的幅度向量，ψU，i-1表示优化参数的第i-1个迭代周期接收机对应的可重构全息超表面的幅度向量，θD，i-1为优化参数的第i-1个迭代周期可重构智能表面向定位目标发射信号时的相移向量，θU，i-1为优化参数的第i-1个迭代周期可重构智能表面接收定位目标的反射信号时的幅度向量；
基于所述凹函数，求解得到所述求解最优参数的第一表达式，其中，第一表达式为： α为预设的步长。
5.如权利要求1所述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，其特征在于，在所述基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置之前，所述方法还包括：
将第二预设时间段内的至少一个周期的实际反射信号，代入对数似然函数的第三表达式，基于极大似然估计确定预设的极大对数似然函数；
其中，所述第三表达式为：其中，y(t)表示实际反射信号，r(ω，t)表示对t时刻实际反射信号的估计信号，ω表示t时刻定位目标的估计位置参数，/>为预设高斯噪声分布的方差。
6.如权利要求1所述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，其特征在于，所述基于所述当前周期的最优参数，重新确定定位目标的估计位置，并基于重新确定的定位目标的估计位置，确定所述第一预设时间段内的至少一个周期中其他周期的最优参数，包括：
基于所述当前周期的最优参数，调整可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度；
基于调整后的可重构智能表面的相移和可重构全息超表面的幅度、接收机接收到的定位目标的当前周期的下一周期的实际反射信号，以及预设的极大对数似然函数，确定定位目标下一时刻的估计位置；
基于所述定位目标下一时刻的估计位置，以及预先确定的求解最优参数的第一表达式，确定下一时刻的最优参数。
7.如权利要求1所述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法，其特征在于，在基于所述当前周期的实际反射信号，确定定位目标当前时刻的初始估计位置之前，所述方法还包括：
基于所述第一可重构全息超表面对应的第二发射信号的第四表达式、可重构全息超表面到可重构智能表面对应的第一信道的第五表达式，以及可重构智能表面到定位目标对应的第二信道的第六表达式，确定定位目标接收到的第三发射信号的第七表达式；
基于所述第七表达式、定位目标到所述可重构智能表面的第一反射信号的第八表达式，以及所述第二可重构全息超表面对应的第二反射信号的第九表达式，确定接收机接收到反射信号的估计信号的第十表达式。
8.一种基于可重构智能表面和可重构全息超表面的雷达定位系统，其特征在于，所述系统包括：可重构智能表面、发射机、接收机、与所述发射机相连的第一可重构全息超表面、与所述接收机相连的第二可重构全息超表面、处理器；
其中，所述第一可重构全息超表面用于基于所述发射机产生的第一发射信号，生成特定波形的第二发射信号；所述第二可重构全息超表面用于接收来自所述可重构智能表面的第一反射信号，并将所述第一反射信号转换为第二反射信号，并向所述接收机发送所述第二反射信号；
所述可重构智能表面用于接收所述第二发射信号，并用于对所述第二发射信息进行幅度和相移的调整，确定第三发射信号；还用于接收来自定位目标的第三反射信号；并对所述第三反射信号进行幅度和相移的调整，确定所述第一反射信号，并向所述第二可重构全息超表面发送所述第一反射信号；
所述处理器，用于执行上述权利要求1至7任一项所述的基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的步骤。
10.一种非暂态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如权利要求1至7任一项所述基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法的步骤。
CN202310686362.XA 2023-06-09 2023-06-09 基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法 Pending CN117008051A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310686362.XA CN117008051A (zh) 2023-06-09 2023-06-09 基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310686362.XA CN117008051A (zh) 2023-06-09 2023-06-09 基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117008051A true CN117008051A (zh) 2023-11-07

Family

ID=88571822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310686362.XA Pending CN117008051A (zh) 2023-06-09 2023-06-09 基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117008051A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11601185B2 (en) Method for optimizing user equipment wireless localization using reconfigurable intelligent surfaces, related device and computer program
US5543806A (en) Adaptive antenna arrays for HF radio beamforming communications
US8126504B2 (en) Method of controlling wireless communication system and wireless communication system
Frazer et al. Spatially waveform diverse radar: Perspectives for high frequency OTHR
US10348381B2 (en) Antenna system configuration
CN113098536A (zh) 基于可重构全息超表面的通信发射系统及通信优化方法
US10291335B1 (en) Beamforming calibration system and method
US8958408B1 (en) Coded aperture scanning
US20050285785A1 (en) Communications system including phased array antenna providing nulling and related methods
CN110414289B (zh) 低功耗物联网无线供电mimo波束赋形方法
CN113056000B (zh) 一种基于超表面的定位系统、方法及装置
CN106646420B (zh) 基于lfm信号的mimo雷达发射方向图设计方法
CN106324602B (zh) 一种mimo声呐系统
JP2011158430A (ja) 送受信ビーム形成装置
CN114114188A (zh) 一种低旁瓣的fda雷达通信一体化波形设计方法
EP3757599A1 (en) Fast spatial search using phased array antennas
CN117008051A (zh) 基于可重构智能表面和可重构全息超表面的定位方法
US20110304504A1 (en) Adaptive Beamforming
Tapio et al. Near-field beamforming at intelligent re-configurable surface in uplink transmission
CN115499851A (zh) 通信方法、装置、电子设备、介质及程序产品
Zhang et al. Parameter estimation for reconfigurable holographic surfaces enabled radars
CN113253211B (zh) 多输入多输出雷达系统
KR102678612B1 (ko) 송신안테나 모델링 방법 및 이를 위한 모델링 장치
CN116540180B (zh) 一种新体制雷达液位探测系统设计方法
CN113922853B (zh) 一种mimo雷达的波束成形方法、系统和设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination