定位方法和定位设备技术

本发明专利技术实施例公开了一种定位方法和定位设备，涉及通信领域，用于解决现有WIFI室内定位方法定位不准确的问题。定位方法包括：定位设备的第i个接收天线接收由发射设备发送的N个信道上的子载波；定位设备对N个信道上的子载波进行物理层的信道估计，得到第i个接收天线对应的N个信道的信道状态；定位设备根据第i个接收天线对应的N个信道的信道状态得到第i个接收天线对应的N个信道的残余时间；定位设备根据第i个接收天线对应的N个信道的残余时间来计算第i个接收天线与发射设备之间的距离；定位设备根据M个接收天线与发射设备之间的距离对发射设备进行定位。本发明专利技术实施例应用于WIFI室内定位。

Positioning method and positioning device

The embodiment of the invention discloses a positioning method and a positioning device, relating to the communication field, and is used to solve the problem of inaccurate positioning of the existing WIFI indoor positioning method. The positioning method includes positioning device I receiving antenna by a transmitting device sends a N channel subcarrier channel; positioning device on the N channel of the sub carrier of the physical layer channel state estimation, the I receiver antenna corresponding N channel; positioning device to get the residual time the I receiver antenna corresponding to the N channel according to the channel state of the I receiver antenna corresponding N channel; positioning equipment according to the residual time of the I receiver antenna corresponding N channel to calculate the I between receiving antenna and transmitting device distance; positioning device according to the transmitting device positioning between the M receiving antenna and transmitting device distance. The embodiment of the invention shall be used for WIFI indoor positioning.

【技术实现步骤摘要】
定位方法和定位设备
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种室内定位方法和定位设备。
技术介绍
无线定位技术是无线通信领域的研究热点。其中，WIFI(wirelessfidelity，无线连接)定位技术是无线定位技术中的一个重要分支，在许多重要场合得到广泛的应用，比如医院、博物馆、商场等。现有的WIFI室内定位算法主要有利用接收信号强度RSSI(receivedsignalstrengthindication，接收的信号强度指示)和电磁波传播时间TOA(timeofarrival)两种方法来定位。对于利用接收信号强度RSSI进行定位，其原理是利用AP(accesspoint，接入点)或基站定期发送的WIFI信标信号中包含的接收信号强度的信息，根据其衰减程度，从而计算出电磁波的传播距离。但是由于无线信号在大气环境中传播时，接收信号强度不只随着传播距离的增加而衰减，还会受到墙壁等介质阻挡而衰减，因此有时测量仍会有误差。对于利用电磁波传播时间TOA进行定位，其原理是通过测量信号传输时间得到发送方和接收方之间的距离。在室内应用中，严重的多径和非视距现象造成测距误差较大，因此需要能够准确估计测距误差大小，然后通过距离修正、权值设置等方法来提高定位精度。而测距误差大小主要取决于传输信道的状态，但是在实际的定位过程中，传输信道状态无法获知，使得测距误差难于估计准确，因此最终测量结果仍有较大误差。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种定位方法和定位设备，用于解决现有WIFI室内定位方法定位不准确的问题。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：第一方面，提供了一种定位方法，该方法包括：定位设备的第i个接收天线接收由发射设备发送的N个信道上的子载波，其中，所述定位设备具有M个接收天线，M≥3，0<i≤M，M、N、i为正整数；所述定位设备对所述N个信道上的子载波进行物理层的信道估计，得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态；所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间；所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间来计算所述第i个接收天线与所述发射设备之间的距离；所述定位设备根据所述M个接收天线与所述发射设备之间的距离对所述发射设备进行定位。第二方面，提供了一种定位设备，包括：接收单元，用于通过第i个接收天线接收由发射设备发送的N个信道上的子载波，其中，所述定位设备具有M个接收天线，M≥3，0<i≤M，M、N、i为正整数；估计单元，用于对所述N个信道上的子载波进行物理层的信道估计，得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态；获取单元，用于根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间；计算单元，用于根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间来计算所述第i个接收天线与所述发射设备之间的距离；定位单元，用于根据所述M个接收天线与所述发射设备之间的距离对所述发射设备进行定位。本专利技术的实施例提供的定位方法和定位设备，通过多天线的定位设备的每个接收天线均接收发射设备发送的N个信道的子载波，然后对每个信道的子载波进行信道估计得到每个信道的子载波的信道状态，通过每个信道的信道状态计算每个信道的残余时间，通过每个信道的残余时间计算该接收天线与发射设备之间的距离，不需要用信号强度来进行定位，解决了现有WIFI室内定位方法定位不准确的问题。本专利技术实施例实现了用一个定位设备和发射设备即可实现定位，算法可以直接用于现有的设备，无需对现有设备进行改动，同时保证了方案的灵活性和算法的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的实施例提供的定位系统的结构示意图；图2为本专利技术的实施例提供的一种定位方法的流程示意图；图3为本专利技术的实施例提供的获取残余时间的流程示意图；图4为本专利技术的实施例提供的根据残余时间计算距离的流程示意图；图5为本专利技术的实施例提供的采用智能算法计算全局最优解的流程示意图；图6为本专利技术的实施例提供的一种定位装置的结构示意图。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做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。参照图1中所示，本专利技术实施例提供了一种定位系统，包括：发射设备11和定位设备12，发射设备11用于发射WIFI信号，定位设备12用于接收WIFI信号，并根据WIFI信号进行定位。其中，当定位设备12为终端时，发射设备为AP；当定位设备12为AP时，发射设备为终端。本专利技术实施例提供的定位方法和定位设备，通过多天线的定位设备的每个接收天线均接收发射设备发送的N个信道的子载波，然后对每个信道的子载波进行信道估计得到每个信道的子载波的信道状态，通过每个信道的信道状态计算每个信道的残余时间，通过每个信道的残余时间计算该接收天线与发射设备之间的距离，不需要用信号强度来进行定位，解决了现有WIFI室内定位方法定位不准确的问题。实施例1、本专利技术实施例提供了一种定位方法，应用于上述定位系统，参照图2中所示，该方法包括S101-S105：S101、定位设备的第i个接收天线接收由发射设备发送的N个信道上的子载波，其中，定位设备具有M个接收天线，M≥3，0<i≤M，M、N、i为正整数。WIFI的信道频率包括2.4G和5G，示例性的，以WIFI的2.4G为例，共有如表1所示的13个信道，即N＝13。表1定位设备为具有M个接收天线的多天线设备，定位设备的每个天线均接收上述N个信道上的子载波。S102、定位设备对N个信道上的子载波进行物理层的信道估计，得到第i个接收天线对应的N个信道的信道状态。对于每个接收天线所接收到的N个信道，定位设备的接收机的数字处理单元会根据802.11系列协议的前导和导频对每个信道的信道状态进行估计，求出信道参数H。H一般表示为幅度和相位的变化关系，表达式为：H＝ae-j2πfτ其中，a代表信号幅度，f代表子载波的频率，τ代表电磁波传播的时间，e代表自然对数，j代表虚数。具体的，对于N个信道中的第k个信道，上述公式可以表示为：其中，Hk,i为定位设备的第i个接收天线对应的N个信道中第k个信道的信道状态，ak为第k个信道的子载波的幅度，fk为第k个信道的子载波的频率，τk,i为第i个接收天线接收的第k个信道的子载波的传输时间，0<k≤N，k为正整数。S103、定位设备根据第i个接收天线对应的N个信道的信道状态得到第i个接收天线对应的N个信道的残余时间。具体的，参照图3中所示，步骤S103包括步骤S1031-S1032：S1031、定位设备根据第i个接收天线对应的N个信道中第k个信道的信道状态Hk,i，得到第k个信道的残余相位由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位方法，其特征在于，包括：定位设备的第i个接收天线接收由发射设备发送的N个信道上的子载波，其中，所述定位设备具有M个接收天线，M≥3，0<i≤M，M、N、i为正整数；所述定位设备对所述N个信道上的子载波进行物理层的信道估计，得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态；所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间；所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间来计算所述第i个接收天线与所述发射设备之间的距离；所述定位设备根据所述M个接收天线与所述发射设备之间的距离对所述发射设备进行定位。

【技术特征摘要】
1.一种定位方法，其特征在于，包括：定位设备的第i个接收天线接收由发射设备发送的N个信道上的子载波，其中，所述定位设备具有M个接收天线，M≥3，0<i≤M，M、N、i为正整数；所述定位设备对所述N个信道上的子载波进行物理层的信道估计，得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态；所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间；所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间来计算所述第i个接收天线与所述发射设备之间的距离；所述定位设备根据所述M个接收天线与所述发射设备之间的距离对所述发射设备进行定位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的信道状态得到所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间，包括：所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道中第k个信道的信道状态Hk,i，得到所述第k个信道的残余相位其中，ak为所述第k个信道的子载波的幅度，fk为所述第k个信道的子载波的频率，τk,i为所述第i个接收天线接收的所述第k个信道的子载波的传输时间，0<k≤N，k为正整数；所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述第k个信道的残余相位△hk,i得到所述第i个接收天线对应的所述第k个信道的残余时间3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定位设备根据所述第i个接收天线对应的所述N个信道的残余时间来计算所述第i个接收天线与所述发射设备之间的距离，包括：所述定位设备计算(L1,i,…,Lk,i,…,LN,i)的全局最优解，使所述N个信道的值最接近，其中，Lk,i为第i个接收天线对应的第k个信道的子载波波长的倍数并且为正整数，为根据所述第k个信道计算得到的所述第i个接收天线与所述发射设备之间的距离，c为光速；根据(L1,i,…,Lk,i,…,LN,i)的全局最优解得到所述第i个接收天线与所述发射设备之间的距离为4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定位设备计算向量(L1,i,…,Lk,i,…,LN,i)的全局最优解，使所述N个信道的值最接近，包括：初始化N个正整数作为N维初始解向量(l1,i,…,lk,i,…,lN,i)，其中，lk,i表示第k个信道的初始解；设置评价函数为的方差小于预定阈值；根据所述评价函数求解得到可行解向量；从所述可行解中按照选择规则选出两组解向量作为两组交配对象；对所述两组交配对象使用交叉规则，得出两组交配结果；对所述两组交配结果进行变异运算得到新生儿向量；对所述新生儿向量根据所述评价函数重新求解，直到迭代次数达到预定次数后即得到所述向量(L1,i,…,Lk,i,…,LN,i)的全局最优解。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡有勋，
申请(专利权)人：锐捷网络股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35