本發(fā)明涉及無線通信與感知領域，尤其涉及一種多目標感知方法及裝置。

背景技術：

1、智能超表面能夠智能重塑無線信號傳播環(huán)境，被視為下一代移動通信系統(tǒng)的一項革新性技術。具體來講，智能超表面是由大量低成本的反射或透射陣元構成的數(shù)字可控超表面，可通過主動調節(jié)入射信號的幅度與相位實現(xiàn)對無線傳輸環(huán)境的重構。目前，智能超表面已被廣泛研究用于通信領域與感知領域。在通信領域，通過主動與被動聯(lián)合波束賦形，智能超表面可大幅提高系統(tǒng)的信噪比、傳輸速率及頻譜效率，實現(xiàn)高速率的通信。在感知領域，智能超表面能夠增強目標回波信號的強度，從而提高目標檢測概率和目標參數(shù)估計精度。同時，在基站與用戶之間或基站與目標之間部署智能超表面可以克服障礙物阻擋無線信號傳輸?shù)膯栴}，尤其是在路徑損耗嚴重的高頻段，實現(xiàn)非視距通信與感知。由于通信與感知都是在噪聲環(huán)境中提取無線信號中感興趣的信息，因此通信與感知有望共享硬件資源和無線資源，即通信感知一體化。在通信感知一體化系統(tǒng)中部署智能超表面，可以同時為通信與感知帶來增益。

2、當前，智能超表面輔助感知的方法僅考慮了利用智能超表面在空域上提供的信噪比增益提高目標檢測概率和參數(shù)估計精度，或利用智能超表面提供的空域自由度提高角度估計能力。然而，這些方法沒有利用智能超表面在時域上的波束賦形增益，未完全挖掘智能超表面對感知性能，尤其是在分辨率方面的增益。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

2、為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種多目標感知方法，以提升多目標的感知精度與感知分辨率。

3、本發(fā)明的第二個目的在于提出一種多目標感知裝置。

4、為達上述目的，本發(fā)明第一方面提出了一種多目標感知方法，包括：

5、利用發(fā)射天線向智能超表面發(fā)射ofdm信號，所述ofdm信號由所述智能超表面透射到多目標處后被各目標反射至接收天線，其中所述ofdm信號包括第一設定數(shù)量的時間幀，每個時間幀包含第二設定數(shù)量的ofdm符號，每個ofdm符號包括第三設定數(shù)量的子載波，所述智能超表面配置有第四設定數(shù)量的透射陣元，所述透射陣元用于通過波束賦形將輸入的ofdm符號控制輸出成波束信號；

6、獲取反射至接收天線的ofdm反射信號，對所述ofdm發(fā)射信號的每個時間幀包含的波束信號進行聯(lián)合處理得到對應幀的各子載波的目標參數(shù)向量估計值，基于所述目標參數(shù)向量估計值獲得時延單元向量，對時延單元向量進行相干累積得到時延譜，所述時延譜包括第五設定數(shù)量的離散值，每個離散值對應一個時延單元，基于各離散值判斷各時延單元是否存在目標，并針對存在目標的時延單元計算目標的距離；

7、對存在目標的時延單元，基于時延單元向量采用子空間方法計算得到各目標的角度。

8、在本發(fā)明的第一方面的方法中，所述第二設定數(shù)量等于所述第四設定數(shù)量，所述智能超表面的各透射陣元的空時波束賦形碼本為正交碼本。

9、在本發(fā)明的第一方面的方法中，所述對所述ofdm發(fā)射信號的每個時間幀包含的波束信號進行聯(lián)合處理得到對應幀的各子載波的目標參數(shù)向量估計值，包括：定義目標參數(shù)向量，所述目標參數(shù)向量等于智能超表面-目標-接收天線信道矩陣的轉置；基于目標參數(shù)向量，對每個時間幀包含的波束信號的形式進行轉化得到所需波束信號；基于所述所需波束信號采用最小二乘方法聯(lián)合處理方式得到對應幀的各子載波的目標參數(shù)向量估計值。

10、在本發(fā)明的第一方面的方法中，所述基于所述目標參數(shù)向量估計值獲得時延單元向量，包括：使用逆離散傅里葉變換方法基于所述目標參數(shù)向量估計值獲得時延單元向量。

11、在本發(fā)明的第一方面的方法中，第i個時延單元對應的離散值滿足：

12、

13、式中，gi為第i個時延單元對應的離散值，為方位角，γd為俯仰角，t為第一設定數(shù)量，n為第三設定數(shù)量，l為第四設定數(shù)量，為智能超表面的陣列響應矢量的轉置，gi(t)為第t個時間幀、第i個時延單元對應的時延單元向量。

14、在本發(fā)明的第一方面的方法中，基于各離散值判斷各時延單元是否存在目標，包括：利用二元假設檢驗方法基于各離散值判斷各時延單元是否存在目標。

15、在本發(fā)明的第一方面的方法中，針對存在目標的時延單元計算目標的距離，包括：確定存在目標的時延單元索引，基于所述時延單元索引、光速、第三設定數(shù)量和子載波間隔計算得到該時延單元中目標的距離。

16、在本發(fā)明的第一方面的方法中，所述對存在目標的時延單元，基于時延單元向量采用子空間方法計算得到各目標的角度，包括：對存在目標的任一時延單元，利用前向后向空間平滑技術對該時延單元的時延單元向量進行預處理以得到空間平滑后的協(xié)方差矩陣；基于空間平滑后的協(xié)方差矩陣獲得該時延單元中目標的角度譜，以得到該時延單元中目標的角度，進而獲得存在目標的所有時延單元中目標的角度。

17、在本發(fā)明的第一方面的方法中，所述基于空間平滑后的協(xié)方差矩陣獲得該時延單元中目標的角度譜，包括：對該時延單元的空間平滑后的協(xié)方差矩陣進行特征值分解；基于特征值獲得特征向量進而得到該時延單元中目標的角度譜。

18、為達上述目的，本發(fā)明第二方面提出了一種多目標感知裝置，包括多目標感知單元和計算單元；

19、所述多目標感知單元包括發(fā)射天線、智能超表面和接收天線；所述發(fā)射天線用于向智能超表面發(fā)射ofdm信號，其中所述ofdm信號包括第一設定數(shù)量的時間幀，每個時間幀包含第二設定數(shù)量的ofdm符號，每個ofdm符號包括第三設定數(shù)量的子載波；所述智能超表面配置有第四設定數(shù)量的透射陣元，所述透射陣元用于通過波束賦形將輸入的ofdm符號控制輸出成波束信號；所述ofdm信號由所述智能超表面透射到多目標處后被各目標反射至接收天線；所述接收天線用于接收各目標反射的ofdm反射信號；

20、所述計算單元，用于獲取反射至接收天線的ofdm反射信號，對所述ofdm發(fā)射信號的每個時間幀包含的波束信號進行聯(lián)合處理得到對應幀的各子載波的目標參數(shù)向量估計值，基于所述目標參數(shù)向量估計值獲得時延單元向量，對時延單元向量進行相干累積得到時延譜，所述時延譜包括第五設定數(shù)量的離散值，每個離散值對應一個時延單元，基于各離散值判斷各時延單元是否存在目標，并針對存在目標的時延單元計算目標的距離；對存在目標的時延單元，基于時延單元向量采用子空間方法計算得到各目標的角度。

21、本發(fā)明提供的多目標感知方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質，通過利用發(fā)射天線向智能超表面發(fā)射ofdm信號，ofdm信號由智能超表面透射到多目標處后被各目標反射至接收天線，其中ofdm信號包括第一設定數(shù)量的時間幀，每個時間幀包含第二設定數(shù)量的ofdm符號，每個ofdm符號包括第三設定數(shù)量的子載波，智能超表面配置有第四設定數(shù)量的透射陣元，透射陣元用于通過波束賦形將輸入的ofdm符號控制輸出成波束信號；獲取反射至接收天線的ofdm反射信號，對ofdm發(fā)射信號的每個時間幀包含的波束信號進行聯(lián)合處理得到對應幀的各子載波的目標參數(shù)向量估計值，基于目標參數(shù)向量估計值獲得時延單元向量，對時延單元向量進行相干累積得到時延譜，時延譜包括第五設定數(shù)量的離散值，每個離散值對應一個時延單元，基于各離散值判斷各時延單元是否存在目標，并針對存在目標的時延單元計算目標的距離；對存在目標的時延單元，基于時延單元向量采用子空間方法計算得到各目標的角度。在這種情況下，利用發(fā)射天線向智能超表面發(fā)射ofdm信號，ofdm信號由智能超表面透射到多目標處后被各目標反射至接收天線，考慮智能超表面在時域上的波束賦形增益，對ofdm反射信號進行處理計算得到目標的距離和角度，由此提升了多目標的感知精度與感知分辨率。

22、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。