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434 软件学报 2026 年第 37 卷第 1 期

同, 有效降低系统上下行自干扰从而提升标签读取距离, 并通过灵活的设备组网部署方式实现规模覆盖. 对于无源
物联网组网式架构下的无线感知, 收发分离架构为感知系统的部署模式提供了更多的选择, 如图 6 所示, T 节点为
标签, 红色箭头为发射信号, 绿色箭头为反向散射信号. 在单点式架构下, I 节点为收发一体读写器天线, 感知部署
模式分为单天线和多天线两种, 多天线模式由单天线叠加构成, 通过各自分时读取标签获取感知数据, 基于天线部
署的空间几何特性提取感知特征. 在组网式架构下, Q 节点为发射器天线, R 节点为接收器天线, 单点式架构下的
单天线模式演变为单发单收模式, 多天线模式演变为多发单收和单发多收两种基本模式, 两者可再进一步叠加成
多发多收的空间部署模式.

I
单
点
式
I T I T
(a) 单天线 (b) 多天线

组 T Q R
网
式 Q R Q T R Q T R
(c) 单发单收 (d) 多发单收 (e) 单发多收
图 6 组网式无源物联网感知模式

在单发单收模式下, 如图 7 所示, 接收信号强度的物理模型为:

C G ·C M ·C P ·λ 4
RSS qr = P tx (5)
4 2 ( ) 2
(4π) ·ξ · d q d r

T
d q d r

Q R

T
此处 d q =d r ,
信号强度最小
图 7 单发单收感知模式的信号强度和相位

接收信号相位的物理模型为:

( )
d q +d r
RSP qr = ·2π+C 0 mod 2π (6)
λ
其中, d q 为发射器至标签的距离, d r 为接收器至标签的距离. 考虑图 8 中标签在当前位置附近移动的情况, 信号相
位与 (d q +d r ) 成正比并在 0–2π 循环, 经过标签位置的椭圆以 Q 和 R 为焦点, 当标签向椭圆内移动时, 相位减小, 反
之则增大. 当标签在椭圆上移动时, (d q +d r ) 的值固定, 则相位保持不变, 信号强度与 (d q d r ) 成反比, 随着标签在椭
2
圆上移动呈现周期性变化, 当 d q =d r 时, 信号强度到达最小值. 与单点式架构无法识别标签在以读写器天线为圆心
的圆上运动不同, 收发分离架构可感知标签在二维平面下任何方向的移动, 这一基础感知模型可用于单发多收等
其他部署模式以及三维空间的感知建模中.
在多发单收和单发多收模式下, 到达时间法 (time of arrival, TOA) 基于每一对 Q 和 R 形成多个椭圆, 以多发
单收模式为例, 椭圆间的交点如图 8 所示, 也可通过两对路径之差在两个 Q 之间形成双曲线, 求解双曲线与其中
一个椭圆的交点 [71] . 到达角法 (AOA) 与收发一体架构类似, 通过在接收端计算两个传播路径的相位差, 基于两个 Q
(多发单收) 或两个 R (单发多收) 的部署位置检测标签方位.