远距离无源通信与感知

物联网反向散射通信、定位、感知智能应用平台

Backscatter communication

无源通信

创新的并发反射通信系统,支持大范围高并发信号传输

技术特点

构建了物联网环境下的低功耗、远距离、高并发通信系统,克服传统反向散射网络的诸多问题

  • 低功耗

    利用反向散射技术,无需本地生成载波,标签功耗在微瓦级别

  • 远距离

    利用扩频信号的抗干扰特性,实现数千米范围的覆盖

  • 高并发

    构建频分多址系统,支持上百个设备的并发通信


技术优势

使用先进的信号质量增强技术,保证通信网络的高稳定性

  • 弱信号增强

    利用激励信号的特征重塑反射信号,将弱信号的能量聚集从而达到数倍的放大效果

  • 自干扰消除

    准确估计激励信号参数后进行重建和消除,大幅减少激励信号对反射信号的干扰

  • 互干扰抑制

    建立标签之间的互干扰模型,合理设计频带间隔,在互干扰程度和并发度之间达到平衡

Backscatter localization

无源感知

基于反向散射信号,计算无源标签的位置,对无源标签进行实时追踪,同时传输无源标签上的其他感知信息,支持不同物联网应用。




主要特点

无源标签反射信号的相位对应了其传播距离,对反向散射信号进行去噪等处理后,可确定标签所处的空间位置。 无源定位标签继承了低功耗、小体积的优势,可部署在各种物体上,进行实时定位追踪。 目前存在的无源定位技术,但他们存在:需要先验信息、网关成本高、累计误差大等问题。

主要特点:抗噪性能好,设备无依赖,设备成本低,定位精准,感知成本低


核心技术

信号精准查找

要准确估计出位置引起的相位偏差,需要找到反射信号的准确开始位置。我们使用时域空间补零;频域空间高精度拟合的方式精确估计反向散射信号起点。

设备误差消除

直接获得的信号相位包含了锁相环相位偏移,反射标签频移相位差等随机偏差。我们利用反向散射信号特征,进行消除。

高精度相位提取与歧义消除

通过频域上的反射信号特征进行建模分析,消除收发端和无源标签带来的相位误差。并在不同频率上多次测量,消除相位歧义性。

基于反向散射信号的高精准定位算法

设计合适的反向散射信号和对应算法,达到高精准定位的目的。

Application

应用场景

智慧健康

监控身体健康情况

智慧农业

远程诊断控制,实现智能管理

智慧家居

设备控制,方便快捷

智慧物流

构建商品信息流,促进物流自动化

智能建筑

监测建筑结构变化

智慧冷链

产品并发精确追踪,确保有源可查

Publication

论文成果

    1. Jinyan Jiang, Zhenqiang Xu, Jiliang Wang. "Long-Range Ambient LoRa Backscatter with Parallel Decoding", ACM MobiCom, 2021.[PDF]

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北京市海淀区清华大学软件学院