基于反向散射的定位技术：原理与挑战及航空场景应用

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32635

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基于反向散射的定位技术：原理与挑战及航空场景应用

张陈鹏¹, 艾渤²(), 王公仆¹, 刘铭¹, 许荣涛²

^1.北京交通大学计算机科学与技术学院，北京 100044
^2.北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044

收稿日期:2025-07-29 修回日期:2025-09-11 接受日期:2025-10-20 出版日期:2025-11-20 发布日期:2025-10-30
通讯作者: 艾渤 E-mail:boai@bjtu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(U22B2004);国家自然科学基金(62221001);北京市自然科学基金(L222002);北京市自然科学基金(L244008)

Backscatter based localization technology: Principles, challenges and its aviation applications

Chenpeng ZHANG¹, Bo AI²(), Gongpu WANG¹, Ming LIU¹, Rongtao XU²

^1.School of Computer Science and Technology，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China
^2.School of Electronic and Information Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China

Received:2025-07-29 Revised:2025-09-11 Accepted:2025-10-20 Online:2025-11-20 Published:2025-10-30
Contact: Bo AI E-mail:boai@bjtu.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(U22B2004);Beijing Natural Science Foundation(L222002)

摘要/Abstract

摘要：

反向散射通信作为无源物联网领域的新兴技术，通过调制并反射环境或专用射频信号实现数据传输，具备低功耗、低成本、易部署及易维护等核心优势。近年来，3GPP、CCSA等标准组织将无源物联网列为重点发展领域，着重提升无源感知与定位能力。基于该技术方向，反向散射技术正成为低成本定位系统的关键技术路径。聚焦于基于反向散射的定位技术，解析其低功耗通信原理，梳理技术发展脉络，并重点评述常用定位算法及其最新研究进展。在此基础上，探讨其面临的关键技术挑战，并阐述该技术在航空领域的应用，包括无人机物资配送与灾害搜救、民航机场行李追踪及地勤车辆定位等典型场景。

关键词: 反向散射通信, 物联网, 定位技术, 航空场景, 无人机, 智慧机场

Abstract:

Backscatter communication， an emerging technology in passive Internet of Things （IoT）， enables data transmission by modulating reflected ambient or dedicated radio frequency signals. It offers core advantages including ultra-low power consumption， low cost， easy deployment， and maintenance. In recent years， standards organizations such as 3GPP and CCSA have prioritized passive IoT development， with particular emphasis on advancing passive sensing and localization capabilities. Against this technical backdrop， backscatter technology has emerged as a critical solution for low-power positioning， leveraging its ultra-low power attributes in operational environments. This paper focuses specifically on backscatter positioning technology. We elucidate its low-power communication principles， trace its technical evolution， and provide a comprehensive review of prevalent localization algorithms alongside their latest research advances. Based on this foundation， the paper explores the critical technical challenges faced by this technology. Furthermore， significant application potential of backscatter localization within the aviation sector is highlighted， focusing on key scenarios such as Unmanned Aerial Vehicle （UAV）-based material delivery and disaster search-and-rescue operations， as well as airline baggage tracking and ground vehicle positioning at civil aviation airports.

Key words: backscatter communication, Internet of Things, positioning technology, aviation scenarios, unmanned aerial vehicle, smart airport

中图分类号:

V279

张陈鹏, 艾渤, 王公仆, 刘铭, 许荣涛. 基于反向散射的定位技术：原理与挑战及航空场景应用[J]. 航空学报, 2026, 47(3): 632635.

Chenpeng ZHANG, Bo AI, Gongpu WANG, Ming LIU, Rongtao XU. Backscatter based localization technology: Principles, challenges and its aviation applications[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2026, 47(3): 632635.

图/表 20

表 1

图 1

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

系统	优点	缺点
红外	高精度	易被遮挡
WLAN	易于大规模推广	功耗高
UWB	高精度、抗干扰	成本高
蓝牙	低成本、低功耗	传输距离短
反向散射	极低成本、极低功耗	易受干扰

技术挑战分类	关键技术挑战
通信链路性能挑战	同频自干扰抑制
	多径干扰抑制
	环境动态干扰自适应抑制
多用户与资源管理挑战	低复杂度多址接入算法
	频谱效率与波形设计优化
	能量高效采集、存储与利用

基于反向散射的定位技术：原理与挑战及航空场景应用

Backscatter based localization technology: Principles, challenges and its aviation applications

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RSSI	低	低	低	差
ToA/TDoA	高	高	高	好
AoA	低	中	低	差
指纹	中	中	中	好
SAR	高	高	高	好

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