Page 432 - 《软件学报》2026年第1期

黄宇红 等: 基于 RFID 的无源物联网无线感知研究现状与发展趋势 429

上张贴多标签来判断物体的摆放朝向. 另外, 基于不同标签以及不同天线的相位差, 大量研究工作通过针对部署方
式下的特定空间特征建立几何模型实现感知目标, RF-Brush [20] 在棒状刚体上张贴线性标签阵列并相互垂直部署双
天线, 建立了刚体位姿与标签阵列相位差的几何模型, RF-Kinect [21] 将标签阵列部署于人体肢体上, 建立了平行部
署双天线下肢体运动与相位差的几何模型.
2) 非绑定式感知
非绑定式感知模式在感知环境中张贴标签, 标签位置固定不变, 通过检测感知对象对接收信号强度和相位的
影响来实现感知目标, 如人员活动、手势移动等. 信号反射模型 [22] 分析了感知对象的信号反射对接收信号强度和
相位的影响, 如图 3 所示, 读写器天线发射信号经由静态路径和感知对象产生的反射路径到达标签, 再经由标签反
向散射传播至天线, 由于标签和天线的位置均固定不变, 标签接收到的信号与天线接收到的反向散射信号存在固
定的比例关系, 因此如图 4 所示, 接收信号可表示为:

1
S = S FIX +S MT = S FIX +S AM · ·e jθ MT (4)
d 2
MT
其中, S FI 为不存在感知对象时的天线经由静态路径 (包括 LOS 径及静态物体反射路径) 到达标签的信号, S M 为
T
X
感知对象反射至标签的信号, 两者均为表示信号强度和相位的复数, 其计算关系如图 4 所示, S M 由于传播路径长
T
度差异导致相位不同, 其方向沿着虚线圆周旋转, 造成 S 的信号强度以及相位差 Δθ 的变化. S A 为天线发射至感
M
知对象的信号, S M 可进一步分解成 S A 经感知对象反射后到达标签的信号, 其与感知对象与标签的距离 d M 的
T
M
T
平方成反比. 基于此模型, S FI 可在没有感知对象时测得, S A 当感知对象在某个位置时是不变量, 因此可分离出
X
M
单个标签接收的 S MT , 通过多标签阵列设计识别感知对象的位置.

感知对象 (M) Q
反射信号 S MT
静态路径信号 S FIX
反向散射信号 Δθ S
天线 (A)
标签 (T) I
图 3 信号反射模型 图 4 多径信号叠加

根据多径信号叠加机制, 菲涅尔模型 [23] 进一步刻画了反射物体位置对接收信号的影响, 如图 5 所示, 以天线
和标签位置为焦点的椭圆上的反射物体会产生相同长度的信号反射路径, 从而在接收端产生同样的信号变化, 反
射路径长度从 LOS 路径长度开始以信号半波长 λ/2 递增, 形成各菲涅尔区边界, 由于半波长的整数倍 nλ/2 导致反
射信号与 LOS 信号的相位差为 0 或者 π, 使得边界上的接收信号相位与 LOS 信号相同, 信号强度则强弱交替.

第三菲涅尔区
第二菲涅尔区
第一菲涅尔区 反射信号

LOS 信号
标签
天线

图 5 菲涅尔区模型

在感知计算和感知目标层面, 感知计算使用信号感知建模提取的感知特征做进一步的数据分析, 针对不同的
感知目标设计对应的数据处理算法, 包括干扰滤除、规则判断、AI 模型等. 感知目标主要可以分为定位跟踪、物