一种天线定位方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种天线定位方法，包括：获取每一天线所采样的数据包；其中，每一数据包携带一个CSI矩阵；获取若干个天线之间的相对位置信息，基于相对位置信息构建导向向量矩阵；根据CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，并基于导向向量矩阵和噪声子空间矩阵构建角度谱函数；在角度谱函数中遍历到达角的取值，得到谱峰值；其中，谱峰值为所述角度谱函数的极大值，到达角为天线发射信号的到达角；将谱峰值作为权重，计算天线发射信号的加权到达角；根据加权到达角和天线的位置信息计算待测点的定位坐标。本发明专利技术还公开了一种天线定位装置和一种天线定位系统。采用本发明专利技术实施例，更好地利用了角度谱函数所携带的有效信息，提高天线定位的精度。

An Antenna Location Method, Device and Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种天线定位方法、装置及设备
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种天线定位方法、装置及设备。
技术介绍
无线定位是指利用移动终端测量到周边的一个或多个WiFi的无线信号，然后计算出移动终端地理位置的定位方法。现有的基于WiFi的室内无线定位系统中，采用传统的基于多重信号分类的定位算法，首先利用多次采样信道状态信息矩阵，分别得到关于到达角的角度谱函数，然后分别通过搜索极点来得到估计的到达角。在上述过程中，会通过求解各个采样点分别计算得到的到达角的平均值，从而得到到达角的估计值，却忽视了角度谱函数峰值越大，到达角越接近真实值的特点，从而造成定位精度较低的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种天线定位方法、装置及设备，更好地利用了角度谱函数所携带的有效信息，提高天线定位的精度。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种天线定位方法，包括：获取每一天线所采样的数据包；其中，每一所述数据包携带一个CSI矩阵；获取若干个天线之间的相对位置信息，基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵；根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，并基于所述导向向量矩阵和所述噪声子空间矩阵构建角度谱函数；在所述角度谱函数中遍历到达角的取值，得到谱峰值；其中，所述谱峰值为所述角度谱函数的极大值，所述到达角为所述天线发射信号的到达角；将所述谱峰值作为权重，计算所述天线发射信号的加权到达角；根据所述加权到达角和所述天线的位置信息计算待测点的定位坐标。作为上述方案的改进，所述将所述谱峰值作为权重，计算所述天线的加权到达角，满足以下公式：其中，θW为所述加权到达角；Pi为所述谱峰值；θi为所述谱峰值对应的到达角；n为所述数据包的个数，i＝1、2、…n。作为上述方案的改进，所述根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，具体包括：根据所述CSI矩阵构建协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行特征分解，以得到若干特征值；获取满足预设条件的特征值所对应的特征向量以组成噪声子空间矩阵。作为上述方案的改进，所述协方差矩阵满足以下公式：R＝XXH公式(2)；其中，R为所述协方差矩阵；X为所述CSI矩阵；XH为所述CSI矩阵的共轭转置。作为上述方案的改进，所述基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵，满足以下公式：其中，α(θ)为导向向量矩阵；f为信号的频率；τ为因电波传输而产生的延迟时间；d为相邻天线的物理间距；θ为天线发射信号的到达角；c为光速；M为所述天线的数目。作为上述方案的改进，所述基于所述导向向量矩阵和所述噪声子空间矩阵构建角度谱函数，满足以下公式：其中，PMusic为所述角度谱函数；α(θ)为所述导向向量矩阵；αH(θ)为所述导向向量矩阵的共轭转置；为所述噪声子空间矩阵；为所述噪声子空间矩阵的共轭转置。作为上述方案的改进，所述CSI矩阵为对所述天线发射信号进行预处理后得到。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种天线定位装置，包括：数据包获取单元，用于获取每一天线所采样的数据包；其中，每一所述数据包携带一个CSI矩阵；导向向量矩阵构建单元，用于获取若干个天线之间的相对位置信息，基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵；噪声子空间矩阵计算单元，用于根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵；角度谱函数构建单元，用于基于所述导向向量矩阵和所述噪声子空间矩阵构建角度谱函数；谱峰值计算单元，在所述角度谱函数中遍历到达角的取值，得到谱峰值；其中，所述谱峰值为所述角度谱函数的极大值，所述到达角为所述天线发射信号的到达角；加权到达角计算单元，用于将所述谱峰值作为权重，计算所述天线发射信号的加权到达角；定位坐标计算单元，用于根据所述加权到达角和所述天线的位置信息计算待测点的定位坐标。作为上述方案的改进，所述噪声子空间矩阵计算单元具体用于：根据所述CSI矩阵构建协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行特征分解，以得到若干特征值；获取满足预设条件的特征值所对应的特征向量以组成噪声子空间矩阵。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种天线定位系统，包括若干天线和上述任一实施例所述天线定位装置。与现有技术相比，本专利技术公开的天线定位方法、装置和系统，通过构建到达角与角度谱函数的关系式，从而能够反映出角度谱函数峰值越大，到达角越接近真实值的特点。然后以谱峰值作为权重，计算天线发射信号的加权到达角，根据所述加权到达角和所述天线的位置信息计算待测点的定位坐标。使得求得的位置坐标更接近真实值，从而定位精度更高。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种天线定位方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种天线定位方法中步骤S3的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种天线定位方法中天线与待测点的坐标位置示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种天线定位装置10的结构框图；图5是本专利技术实施例提供的一种天线定位系统20的结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种天线定位方法的流程图；包括：S1、获取每一天线所采样的数据包；其中，每一所述数据包携带一个CSI矩阵；S2、获取若干个天线之间的相对位置信息，基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵；S3、根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，并基于所述导向向量矩阵和所述噪声子空间矩阵构建角度谱函数；S4、在所述角度谱函数中遍历到达角的取值，得到谱峰值；其中，所述谱峰值为所述角度谱函数的极大值，所述到达角为所述天线发射信号的到达角；S5、将所述谱峰值作为权重，计算所述天线发射信号的加权到达角；S6、根据所述加权到达角和所述天线的位置信息计算待测点的定位坐标。具体的，在步骤S1中，所述CSI矩阵为对所述天线发射信号进行预处理后得到。其中，对所述天线发射信号进行预处理包括：首先从接收天线处得到的是一个二进制文件，需要根据各家芯片提供的说明文档的转化方式，将二进制转化为十进制；然后再将十进制文件中的数据按照天线的位置的顺序排成一列，得到CSI矩阵。值得说明的是，本专利技术实施例所公开的对所述天线进行预处理的过程并不仅限于上述过程，根据不同厂家的芯片来选择对应的预处理方式，都在本专利技术的保护范围内。所述CSI矩阵满足以下公式：其中，X(t)为所述CSI矩阵；csii(t)为第i根天线对应的信道状态信息，为复数,i＝1、2…M；M为接收天线的数量；t为时间。进一步的，在得到所述CSI矩阵后，利用最小二乘法，消除CSI矩阵的线性相位误差。具体的，在步骤S2中，所述基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵，满足以下公式：其中，α(θ)为导向向量矩阵；f为信号的频率；τ为因电波传输而产生的延迟时间；d为相邻天线的物理间距；θ为天线发射信号的到达角；c为光速；M为所述天线的数目。具体的，在步骤S3中，参见图2，图2是本专利技术实施例提供的一种天线定位方法中步骤S3的流程图；所述根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，具体包括：S31、根据所述CSI矩阵构建协方差矩阵；S32、对所述协方差矩阵进行特征分解，以得到若干特征值；S33、获取满足预设条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线定位方法，其特征在于，包括：获取每一天线所采样的数据包；其中，每一所述数据包携带一个CSI矩阵；获取若干个天线之间的相对位置信息，基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵；根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，并基于所述导向向量矩阵和所述噪声子空间矩阵构建角度谱函数；在所述角度谱函数中遍历到达角的取值，得到谱峰值；其中，所述谱峰值为所述角度谱函数的极大值，所述到达角为所述天线发射信号的到达角；将所述谱峰值作为权重，计算所述天线发射信号的加权到达角；根据所述加权到达角和所述天线的位置信息计算待测点的定位坐标。

【技术特征摘要】
1.一种天线定位方法，其特征在于，包括：获取每一天线所采样的数据包；其中，每一所述数据包携带一个CSI矩阵；获取若干个天线之间的相对位置信息，基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵；根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，并基于所述导向向量矩阵和所述噪声子空间矩阵构建角度谱函数；在所述角度谱函数中遍历到达角的取值，得到谱峰值；其中，所述谱峰值为所述角度谱函数的极大值，所述到达角为所述天线发射信号的到达角；将所述谱峰值作为权重，计算所述天线发射信号的加权到达角；根据所述加权到达角和所述天线的位置信息计算待测点的定位坐标。2.如权利要求1所述的天线定位方法，其特征在于，所述将所述谱峰值作为权重，计算所述天线的加权到达角，满足以下公式：其中，θW为所述加权到达角；Pi为所述谱峰值；θi为所述谱峰值对应的到达角；n为所述数据包的个数，i＝1、2、…n。3.如权利要求1所述的天线定位方法，其特征在于，所述根据所述CSI矩阵计算噪声子空间矩阵，具体包括：根据所述CSI矩阵构建协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行特征分解，以得到若干特征值；获取满足预设条件的特征值所对应的特征向量以组成噪声子空间矩阵。4.如权利要求3所述的天线定位方法，其特征在于，所述协方差矩阵满足以下公式：R＝XXH公式(2)；其中，R为所述协方差矩阵；X为所述CSI矩阵；XH为所述CSI矩阵的共轭转置。5.如权利要求1所述的天线定位方法，其特征在于，所述基于所述相对位置信息构建导向向量矩阵，满足以下公式：其中，α(θ)为导向向量矩阵；f为信号的频率；τ为因电波传输而产生的延迟时间；d为相邻天线的物理间距；θ为天线发射信号的到达角；c为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骄阳，
申请(专利权)人：普联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44