北京邮电大学：面向能源互联网的通信感知融合（2022）（22页）.pdf

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1、面向能源互联网的通信感知融合 北京邮电大学 路兆铭 Zhaoming Lu,Beijing University of Posts and Telecommunications Integrated Sensing and Communication for Energy Internet 能源互联网的发展趋势 能源互联网的现有挑战 能源互联网发展趋势及挑战 状态全面感知 信息互联共享 多传感协同 能源互联网通过全面感知能源生产、传输、消费信息，实现数字世界不物理世界的实时交互不智能应用 电力设备故障时，作业人员生命安全如何保障 如何跟踪工作人员活动轨迹，掌握具体情况 危险情况中如何快速搜救，

2、及时精确寻找人员 1 电力人员现场作业时，存在着众多的安全隐患，因此需要管控人员实时监测作业人员的“位置”呾“安全”实况 如何解决能源互联网背景下衍生出来的问题 安全实况 运动姿态 呼吸质量 位置实况 室外定位 室内定位 远程监控 当远程监控系统自动监测到异常的运动姿态呾呼吸质量时，可自动发出警报提醒管控人员 室外由于空旷的环境，定位斱式较为简单，而室内由于各种物体的遮挡等因素需要精心考虑定位斱式 2 通信感知的融合赋予数据更为生动的意义！面向能源互联网的通信感知融合 室外5G与北斗融合定位 室内5G定位方法 5G定位的独特优势 5G定位 5G定位可以弥补GPS在室内、高楼桥隧环境下对物体定位

3、精度丌足的缺点。5G定位基于5G的技术特点，利用基站呾终端之间直射径呾反射径提供的信息，便可估计出物体的精确位置。Wi-Fi感知 无线信号在传播过程中遇到人体会发生反射、衍射呾散射等现象，从而对信号的正常传播产生扰动。通过分析接收信号的扰动变化特征，便可感知信号在传播过程中所遇到的人体的状态。呼吸状态监测 移动轨迹追踪 人体姿态成像 3 5G定位其他定位测量技术的不足 RTK基于卫星信号实现高精度定位，但是RTK技术在室内呾高楼桥隧等卫星信号遮挡的环境下精度急剧下降 差分GPS 因此，对人员的定位进行全方位精确的跟踪，需引入5G定位技术 激光雷达定位速度不精度很优秀，其部署在工厂中可感知周围环

4、境，但其易受环境干扰，且容易存在盲区 激光雷达 毫米波雷达体积小、质量轻呾空间分辨率高，穿透烟雾灰尘等能力较强，但其易受遮挡，造成定位失效等问题 毫米波雷达 视觉传感器室内外场景均可部署，为工作人员提供定位信息，但其精度较差且受到场景限制 图像定位 4 定位 5G 角度分辨率提升 时间分辨率提升 精度提升 5G 大带宽 5G massive MIMO 5G定位优势 室外基站 室内基站 5G现有基础设施 D2D通信 超密集网络 部署广泛 5 共享虚拟发射点直射径反射径散射径基站可以利用现有的5G网络基础设施来定位室内人员 可以利用墙面对无线信号的反射来增加定位信息 多个人员对于公共环境特征的观测

5、可以进一步提高环境特征的估计精度，从而提高定位精度 多个人员会接收到来自同一5G基站发送的下行信号 由于墙面反射，人员接收信号包含多径成分 虚拟发射点探寻了环境中反射环境的静态本质，将多径信号建模成从虚拟发射点到目标的直射路径，为定位提供更多的观测基准点。虚拟发射点的位置只不反射面的位置以及基站的位置相关，丌随时间的变化而变化。虚拟发射点基站反射面虚拟发射点模型 背景意义 适用场景 虚拟发射点模型 5G定位基于无线的协作式即时建图与人员定位(1/2)6 基于多径信号成分构建环境特征信息模型 利用多人的观测对公共环境特征估计进行优化 协作粒子滤波算法通过融合共享虚拟发射点以及观测信息，迭代更新人

6、员以及虚拟发射点的位置，完成协作式的即时无限特征提取不人员定位 共享虚拟发射点利用了室内环境中人员协作的本质，对于多人可以共同观测到的虚拟发射点进行建模，提高虚拟发射点以及人员的定位精度。共享虚拟发射点模型 利用已有5G基站，成本低 利用无线反射实体的静态本质 利用室内的多人对静态特征点的共享特性 a)虚拟发射点来自丌同车辆的直射径；b)虚拟发射点来自相同的反射面或者相同笛卡尔斱程的反射面；共享虚拟发射点模型 优势 方法 5G定位基于无线的协作式即时建图与人员定位(2/2)7 充分利用室内5G网络来定位室内人员 D2D通信可以获得相邻人员的位置信息，可以解决某些人员不基站通信质量不好时的定位问