一种户外的通信信息采集方法及系统与流程

本发明涉及无线通信网络，特别涉及无线通信网络中的信息采集与终端管理技术，具体涉及一种户外的通信信息采集方法及系统，通过网络侧节点利用无线信号进行目标探测与状态识别，以实现对户外终端通信信息的采集。

背景技术：

1、‌‌ 户外通信信息采集，是指通过无线通信网络对位于户外环境中的移动终端进行状态信息获取与监测的自动化过程，是无线通信网络终端管理领域的基础功能之一。以基于野外智能终端（如野外智能手机、野外智能手表、手持gps等用于户外和野外场景的智能终端）的野外团队协作场景为例：一支野外勘探队伍在无蜂窝网络覆盖的山区作业，团队成员携带具有卫星通信功能的智能手机或手持终端（即野外智能终端）。后方指挥中心需要实时掌握各成员的当前位置、运动状态等信息，以评估团队安全态势并及时响应突发状况。在此过程中，每个成员终端的位置和状态信息均需要被持续采集并回传，但终端在无网环境下的持续主动通信将急剧消耗其电量，而野外环境中充电条件极为有限，终端续航能力与信息采集的实时性之间存在无法调和的矛盾。

2、传统无线通信网络中，对户外终端的通信信息采集主要依赖终端侧主动上报。具体地，终端内置的定位模块周期性地计算自身位置，随后通过蜂窝网络上行信道或卫星通信链路，将包含位置、状态等信息的测量报告主动发送至网络侧。在弱覆盖或无覆盖区域，终端则持续执行小区搜索和随机接入网络，试图与网络建立连接以完成信息上报。网络侧在整个信息采集过程中处于被动接收的角色，仅对终端上报的数据进行解析和汇聚。

3、然而，上述传统对户外终端的通信信息采集中，信息采集的时效性与终端续航能力之间构成无法调和的矛盾。为提升信息采集的时效性，终端必须频繁发起上行通信，而每一次上行发射均消耗大量电能，严重缩短终端在户外环境中的持续工作时间；反之，为延长续航而降低上报频率，则导致网络侧获取的状态信息严重滞后，无法满足实时监控需求。

4、造成该问题的根本原因在于，传统无线通信网络的底层信令架构构建了一个“请求-响应”式的中心化信息获取模型，在该模型下，网络侧仅能解码和处理那些由已认证、已同步的终端，在网络分配的特定时频资源上主动发射的、符合预设通信协议格式的上行信号。任何关于终端状态的信息，均被视为必须由终端自身作为信息源主动编码并注入网络的有效载荷数据。由此，传统通信网络的信息采集无法摆脱对终端主动发射上行信号的强依赖，导致户外终端的续航能力与信息采集时效性之间的技术矛盾无法调和。

5、因此，如何在无线通信网络中，摆脱对目标终端主动发射上行信号的依赖，实现对其户外状态信息的采集，成为户外通信信息采集领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种户外的通信信息采集方法及系统，通过网络侧节点发射感知信号并基于终端固有的无源散射特征进行回波分离与状态解译，构建多维无源信息采集机制，区别于传统技术中依赖终端主动上报或响应网络寻呼的“请求-响应”式采集模式，能够实现终端零功耗、零通信参与下的可识别身份的状态信息采集。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供如下技术方案：一种户外的通信信息采集方法，应用于网络侧节点，包括：广播下行感知信号，所述下行感知信号为非仅用于数据通信的、具有感知功能的无线信号；接收由所述下行感知信号经至少一个目标终端反射而形成的回波信号，并基于所述目标终端所固有的无源散射特征，从所述回波信号中分离出与所述目标终端对应的目标反射信号分量；对所述目标反射信号分量进行物理层特征提取，并将提取出的特征映射为所述目标终端的户外状态信息；基于所述户外状态信息，生成对应于所述目标终端的通信信息采集记录，以完成信息采集。

3、第二方面，本发明还提供一种户外的通信信息采集系统，应用于网络侧节点，包括：第一广播模块，用于广播下行感知信号，所述下行感知信号为非仅用于数据通信的、具有感知功能的无线信号；第一分离模块，用于接收由所述下行感知信号经至少一个目标终端反射而形成的回波信号，并基于所述目标终端所固有的无源散射特征，从所述回波信号中分离出与所述目标终端对应的目标反射信号分量；第一提取模块，用于对所述目标反射信号分量进行物理层特征提取，并将提取出的特征映射为所述目标终端的户外状态信息；第一生成模块，用于基于所述户外状态信息，生成对应于所述目标终端的通信信息采集记录，以完成信息采集。

4、本发明的有益效果：上述户外的通信信息采集方法及系统所实现的方案中，方法通过广播非仅用于数据通信的、具有感知功能的非通信专用下行信号，首先建立了不依赖于终端主动发射上行信号的独立激励信源，为后续无源感知提供电磁照射基础；基于此，通过接收终端反射的回波信号并依据终端所固有的无源散射特征从中分离出目标反射信号分量，进而实现了对不同终端的身份化区分，区别于传统无线通信网络中依赖终端主动上报身份标识的采集方式，将目标识别从“被动接收已标识信息”提升至“主动辨识沉默终端身份”；在此基础上，通过对目标反射信号分量进行物理层特征提取并将提取出的特征映射为户外状态信息，实现了从物理层回波参数到通信系统可理解的状态数据的跨域解译；最终，通过基于户外状态信息生成对应于目标终端的通信信息采集记录，将感知结果封装为通信网络可识别的信息单元，完成了信息采集的完整闭环。

5、综合上述环环相扣的效果，构建了“网络侧主动激励-终端无源散射响应-身份化特征分离-物理层状态解译-采集记录生成”的多维无源信息被动感知机制。

6、由此，区别于传统技术中依赖终端主动上报或响应网络寻呼的“请求-响应”式采集模式，本发明通过将终端视为被动改变电磁环境的物理体，利用网络侧感知信号激励并由网络侧自主完成回波接收、身份识别与状态解译，将传统终端主动耗能的“请求-响应”模式转变为网络侧零终端功耗的“激励-感知”模式，最终实现了不依赖目标终端主动发射上行信号的户外状态信息采集，从根本上打破了信息采集时效性与终端续航能力之间无法调和的矛盾。

1.一种户外的通信信息采集方法，应用于网络侧节点，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，基于所述目标终端所固有的无源散射特征，从所述回波信号中分离出与所述目标终端对应的目标反射信号分量，包括：

3.如权利要求2所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，获取所述目标终端所对应的预设的无源散射特征模板，包括：

4.如权利要求2所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，将所述回波信号在所述预设频段内各频点上的复数接收值，与所述预设的无源散射特征模板中对应频点上的复数反射系数，进行逐频点的共轭相乘，并基于各频点的共轭相乘结果进行逆傅里叶变换，得到所述回波信号与所述预设的无源散射特征模板之间的频域互相关谱，包括：

5.如权利要求1所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，对所述目标反射信号分量进行物理层特征提取，并将提取出的特征映射为所述目标终端的户外状态信息，包括：

6.如权利要求5所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，根据所述多普勒扩展参数确定所述目标终端的运动状态类型，包括：

7.如权利要求1所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，基于所述户外状态信息，生成对应于所述目标终端的通信信息采集记录之前，还包括：

8.如权利要求1所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，接收由所述下行感知信号经至少一个目标终端反射而形成的回波信号之后，还包括：

9.如权利要求1所述的户外的通信信息采集方法，其特征在于，所述通信信息采集记录包含对应的采集时间戳；生成对应于所述目标终端的通信信息采集记录之后，还包括：

10.一种户外的通信信息采集系统，应用于网络侧节点，其特征在于，包括：