带非平面MIMO天线的wifi定位方法和其系统技术方案

本发明专利技术涉及wifi定位技术领域，尤其涉及带非平面MIMO天线的wifi定位方法，包括如下步骤：每一客户端获取接入点天线元的wifi信号；通过每一wifi信道的载波相位计算每一天线元到所述客户端的飞行时间；通过飞行时间及中国剩余方程组计算出每一天线元到每一所述客户端的位置；通过每一所述天线元的三维坐标计算出每一所述客户端的三维坐标。本发明专利技术无需人为增加约束条件，具有部署方便及定位准确的特点。另外，该方法提高了wifi定位的覆盖范围，降低了定位的复杂性和运算量。本发明专利技术还提供了带非平面MIMO天线的wifi定位系统。

WiFi Positioning Method and system for non planar MIMO antenna

The invention relates to the field of WiFi Positioning Technology, in particular to a WiFi Positioning Method with a non planar MIMO antenna, including the following steps: each client obtains the WiFi signal of the access point antenna element, and calculates the flying time of each antenna element to the client through the carrier phase of each WiFi channel; through the flight time and the remainder of China. The equations calculate the location of each antenna element to each of the clients, and calculate the three-dimensional coordinates of each of the clients through the three-dimensional coordinates of each of the antenna elements. The invention does not need to artificially increase the constraint conditions, and has the characteristics of convenient deployment and accurate positioning. In addition, this method improves the coverage of WiFi Positioning and reduces the complexity and computation complexity of location. The invention also provides a WiFi Positioning System with a non planar MIMO antenna.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带非平面MIMO天线的wifi定位方法和其系统
本专利技术涉及wifi定位
，尤其涉及带非平面MIMO天线的wifi定位方法和其系统。
技术介绍
Wifi不仅可以用于通信，还可以用于定位。Wifi定位技术可以分为基于RSSI强度的三角形定位方法、基于RSSI强度的指纹定位方法、基于MIMO到达方向角的定位方法。这些方法都要求客户端连接多个Wifi接入点，提取每一个接入点的信号强度等信息，但这些定位方法的系统比较复杂，效率也较低。新发展起来的单接入点Wifi定位方法，利用信道状态信息(channelstateinformationCSI)和跳频(channelhopping)技术测量飞行时间，由于WIFI的工作信道是分布在2.4Ghz和5Ghz的非连续的频率范围，它们必须借助跳频技术，在短时间内遍历各个Wifi频点组合成一个宽的频带，才能去除多径误差、准确测量的飞行时间，每个Wifi接入点天线元到客户端天线的飞行时间，组成了一个距离方程。利用MIMO多天线得到的多个距离方程，再利带约束条件的优化方法，解算目标位置，从而实现单接入点的3维定位。单接入点Wifi定位可以减少系统的复杂度，提供系统的可靠性和精度。可应用于智能居家、大型商场、会议室、Wifi地域围栏、物联网应用和无人机等应用。目前多天线MIMO接入点有两种常见的天线排列方法，线性排列和双线性排列。请参考图1：如果所有的MIMO天线元202都在同一个平面201上，利用飞行时间方程求解出来客户端的位置有两个：一个是客户端真实的位置204，另一个是客户端镜像的位置203。飞行时间测量方程存在模糊解，因此不能实现无约束的三维定位。实际上如果所有的天线元都处在一个平面上，即使每一个天线元到用户的飞行时间都精确测量出来，也不能有效实现3维定位。这是因为在以这个天线元的平面为镜面的用户镜像也同时满足飞行时间的距离方程，因此飞行时间距离方程解算出来的用户位置有两个解，只有一个是正确的。所以目前的平面MIMO天线元的Wifi接入点无法实现无约束的定位。现有技术中，有通过增加约束条件的方式解决以上问题，但它限制了Wifi飞行时间定位的有效空间，假设客户端的位置是在MIMO天线平面以上，系统就不能包含客户端出现在MIMO天线平面以下的空间。这个约束限制了客户端的可定位的空间，缩小了50％的Wifi定位的覆盖范围，增加了定位软件的复杂性。由于约束条件和MIMO天线的部署、客户端可定位的空间位置有关，约束条件增加的系统部署的复杂性，因此，急需提供一种带非平面MIMO天线的Wifi定位方法和其系统来克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供了带非平面MIMO天线的wifi定位方法，本专利技术无需人为增加约束条件，具有部署方便及定位准确的特点。另外，该方法提高了wifi定位的覆盖范围，降低了定位的复杂性和运算量。本专利技术还提供了带非平面MIMO天线的wifi定位系统，所述wifi定位系统无需人为增加约束条件，具有部署方便及定位准确的特点。另外，所述wifi定位系统提高了wifi定位的覆盖范围，降低了定位的复杂性和运算量。为了解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：带非平面MIMO天线的Wifi定位方法，包括如下步骤：每一客户端获取接入点天线元的wifi信号；通过每一wifi信道的载波相位计算每一所述天线元到所述客户端的飞行时间；通过飞行时间及中国剩余方程组计算出每一所述天线元到每一所述客户端的位置；通过每一所述天线元的三维坐标计算出每一所述客户端的三维坐标。优选地，所述天线元的个数不少于4个，所述天线元不在同一平面上。优选地，每一所述wifi信道的飞行时间和每一所述wifi信道的载波相位的关系为：其中，∠hi第i个频段测量到的载波相位，fi为第i个频段的频率。优选地，所述中国剩余方程组为：···从以上描述可以看出，本专利技术带非平面MIMO天线的Wifi定位方法，通过跳频技术和获取wifi信道状态信息，测量每一天线元到客户端的飞行时间，通过飞行时间与所述和每一所述wifi信道的载波相位的关系得出所述中国剩余方程组，通过所述中国剩余方程组及每一所述天线元的三维坐标，计算出所述客户端的位置，本专利技术在实际使用时，无需人为增加约束条件，即可得出所述客户端的准确位置，有效降低了定位的复杂性和运算量，另外，本专利技术还还具有部署方便、wifi定位覆盖率广的特点。相应地，本专利技术还提供了带非平面MIMO天线的wifi定位系统，包括：设置有天线元的wifi接入端，与所述wifi接入端连接的客户端，所述wifi接入端上设置有与所述客户端连接、用于获取wifi信道状态信息的第一获取模块，所述客户端上设置有与所述wifi接入端天线元连接、用于获取wifi信道状态信息的第二获取模块，所述客户上还设置有：用于计算出所述天线元到所述客户端的wifi飞行时间、结合中国剩余方程组计算出所述客户端的位置的定位模块。优选地，所述天线元的个数不少于4个，所述天线元不在同一平面上。优选地，每一所述wifi信道的飞行时间和每一所述wifi信道的载波相位的关系为：其中，∠hi第i个频段测量到的载波相位，fi为第i个频段的频率。优选地，所述中国剩余方程组为：···优选地，每一所述天线元不在同一平面上。从以上描述可以看出，本专利技术带非平面MIMO天线的wifi定位系统，在所述wifi接入端和所述客户端上分别设置所述第一获取模块和所述第二获取模块，所述第一获取模块和所述第二获取模块通过跳频技术和获取wifi信道状态信息的方法，测量每一天线元到客户端的飞行时间，再通过飞行时间与所述和每一所述wifi信道的载波相位的关系得出所述中国剩余方程组，通过所述中国剩余方程组及每一所述天线元的三维坐标，计算出所述客户端的位置，本专利技术在实际使用时，无需人为增加约束条件，即可得出所述客户端的准确位置，有效降低了定位的复杂性和运算量，另外，本专利技术还还具有部署方便、wifi定位覆盖率广的特点。附图说明图1是本专利技术
技术介绍
中、MIMO天线的wifi定位方法的示意图。图2是本专利技术带非平面MIMO天线的wifi定位方法的工作流程图。图3是本专利技术带非平面MIMO天线的wifi定位系统的结构示意图。图4是本专利技术带非平面MIMO天线的wifi定位系统的模块框图。具体实施方式下面结合附图，具体阐明本专利技术的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本专利技术专利保护范围的限制。实施例1：请参考图1，本专利技术带非平面MIMO天线的wifi定位方法，包括如下步骤：S01，每一客户端获取接入点天线元的wifi信号。具体地，每一客户端接收所述接入点的每一所述天线元的wifi信号，其中，所述天线元的个数不少于4个。需要说明的是，所述天线元设置在不同平面上。S02，通过每一wifi信道的载波相位计算每一天线元到所述客户端的飞行时间。具体地，所述客户端获取信道状态信息和利用WiFi跳频技术，测量每一所述天线元到所述客户端的飞行时间，具体地，每一所述wifi信道的飞行时间和每一所述wifi信道的载波相位的关系为：其中，∠hi第i个频段测量到的载波相位，fi为第i个频段的频率,所述客户端利用飞行时间乘以真空中的光速得到所述天线元到所述客户端的距离。需要说明的是，本专利技术通过跳频技术，快速收本文档来自技高网...

【技术保护点】
带非平面MIMO天线的Wifi定位方法，其特征在于，包括如下步骤：每一客户端获取接入点天线元的wifi信号；通过每一wifi信道的载波相位计算每一所述天线元到所述客户端的飞行时间；通过飞行时间及中国剩余方程组计算出每一所述天线元到每一所述客户端的位置；通过每一所述天线元的三维坐标计算出每一所述客户端的三维坐标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.带非平面MIMO天线的Wifi定位方法，其特征在于，包括如下步骤：每一客户端获取接入点天线元的wifi信号；通过每一wifi信道的载波相位计算每一所述天线元到所述客户端的飞行时间；通过飞行时间及中国剩余方程组计算出每一所述天线元到每一所述客户端的位置；通过每一所述天线元的三维坐标计算出每一所述客户端的三维坐标。2.如权利要求1所述的带非平面MIMO天线的wifi定位方法，其特征在于，所述天线元的个数不少于4个，所述天线元不在同一平面上。3.如权利要求1所述的带非平面MIMO天线的wifi定位方法，其特征在于，每一所述wifi信道的飞行时间和每一所述wifi信道的载波相位的关系为：其中，∠hi第i个频段测量到的载波相位，fi为第i个频段的频率。4.如权利要求1所述的带非平面MIMO天线的wifi定位方法，其特征在于，所述中国剩余方程组为：5.带非平面MIMO天线的wifi定位系统，包括：设置有天...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，禹汶杰，钟柱梁，邱文添，梅琪，张智金，汪进，杨春媚，王家燃，利传迈，薛更平，
申请(专利权)人：东莞华南设计创新院，
类型：发明
国别省市：广东,44