接入点定位启动的方法及系统技术方案

一种接入点定位启动的方法及系统，当接入点启动时预先判断是否需要对其进行位置更新，即先将接入点设置为终端工作模式，并采用终端定位方式得到该接入点的位置信息，由该接入点将该用于计算终端的位置信息上传至服务器，从而提高终端测量的精度。本发明专利技术能够实现精确的无线局域网络用户定位测量，并支持用户位置的及时跟踪、支持大规模无线局域网络的用户定位测量，此外本发明专利技术具备进一步实现用户分簇定位的能力且部署成本低、无需硬件更新。

Method and system for starting of access point positioning

A method and system for access point positioning start, when the access point starts in advance to determine whether the need for its location update, the first access point settings for terminal mode, and get the location information of the access point of the terminal location, from the access point for the calculation of the position of the terminal information uploaded to the the server terminal, so as to improve the measurement accuracy. The invention can realize the wireless local area network user positioning accurate measurement, timely tracking, support the user location in large scale wireless local area network and support the position of the user, the invention has further realized the user cluster localization ability and low cost of deployment, without hardware update.

【技术实现步骤摘要】
接入点定位启动的方法及系统
本专利技术涉及的是一种无线信息传输领域的技术，具体是一种接入点定位启动的方法及系统，可以用于蜂窝网、物联网、车联网、智能电网和智能家居网络等等有众多室内外用户定位需求的宽带多频、多天线网络的场合。
技术介绍
随着移动互联网的蓬勃发展，无线局域网(WirelessFidelity,Wi-Fi)的应用越来越广泛，从原始的电脑连接互联网发展到提供包括手机、平板电脑、智能家电等一系列计算设备在内的相互连接和互联网数据访问功能，接入点(AccessPoint,AP)的数量也呈现爆发式增长。随着Wi-Fi接入点的大规模部署，基于Wi-Fi接入点的用户定位应用出现了蓬勃发展，包括基于用户位置的消费行为分析、促销信息定点推送、商场布局优化等。Wi-Fi接入点的运营商，都提出了针对商场、医院、政府机构等各种场景的优化功能，其中都包含了对Wi-Fi接入点的用户定位功能的强烈需求。但在目前基于Wi-Fi接入点的定位应用中，仍然存在大量的问题，特别是对于部分Wi-FiAP位置需要经常性移动的实际情况，暂无合适的解决方案。如果移动距离较为显著，则会给终端用户的位置估计带来巨大影响。
技术实现思路
本专利技术针对普通商用/家用接入点的位置需要根据实际情况进行经常性的移动，从而对终端的位置测量带来的较大影响。同时，由于考虑到接入点位置的重新测量伴随着用户服务的暂时中断和额外的资源消耗，如何进行适时地对接入点进行位置更新的问题，提出一种接入点定位启动的方法及系统，能够实现精确的无线局域网络用户定位测量，并支持用户位置的及时跟踪、支持大规模无线局域网络的用户定位测量，此外本专利技术具备进一步实现用户分簇定位的能力且部署成本低、无需硬件更新。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种接入点定位启动的方法，当接入点启动时预先判断是否需要对其进行位置更新，即先将接入点设置为终端工作模式，并采用终端定位方式得到该接入点的位置信息，由该接入点将该用于计算终端的位置信息上传至服务器，从而提高终端测量的精度。当所述的接入点为固定式接入点、或者具备周期性重新启动功能的接入点，不进行相应的位置更新以减少用户服务的影响时间和资源消耗。所述方法具体包括以下步骤：步骤1、用户设备向接入点发射参考信号s用于测量用户设备和接入点之间传输信道的实时状态信息。所述的参考信号包括但不限于导频。步骤2、各个接入点将分别根据用户发射的参考信号s估计出本用户设备和接入点之间传输信道的实时状态信息H。例如，对于普通的接收信号y＝Hs+w(w为噪声)，可以根据已知的参考信号s，估计出相应的信道实时状态信息H(例如：H＝y/s等方法)。步骤3、对于不同的接入点以及不同的频点上接收到的信号，通过信号估计方法计算其时偏并加以消除。所述的信号估计方法，包括但不限于最小绝对误差法、最小二乘法等。例如，对于原始的信道实时状态信息H，其消除时偏后得到的信道状态信息H’可以通过基于最小绝对误差的信道状态信息消除时偏，具体为：①根据信道状态信息H对应的相位矩阵P得到最小时偏T：其中：P(i,j)表示信道状态信息在第i根天线，第j个子载波上的相位信息，fc为于载波的带宽，I和J分别代表最大的天线数和于载波数；②根据最小时偏T，对原始信道状态信息H进行补偿，得到消除时偏后的信道状信息H'：步骤4、接入点对于消除时偏后得到的信道状态信息H’，按照子信道和天线序号的维度，分别进行扩展，使得扩展后得到的信道状态信息并找出对应信道状态信息列向量的特征向量a(θ,τ)，该特征向量是关于到达角θ和传播时间τ的函数。所述的扩展，满足其维度至少大于接入点与用户之间独立信道的数量，具体为：对消除时偏后得到的信道状态信息H'按照子信道和天线序号的维度分别进行扩展，使扩展后的信道状态信息满足维度至少大于本无线接入点与用户之间独立信道的数量，并找出对应扩展后的信道状态信息列向量的特征向量a(θ,τ)。所述的特征向量为到达角θ和传播时间τ的函数，针对4天线、10个子载波的信道状态信息H'在独立信道数量大于5的情况下进行信号重构：生成的特征向量其中：Ω＝e-j2πfcτ是传播时延引起的相位偏移；Φ＝e-j2πDsin(θ)f/c是达到角引起的相位偏移，D为邻近接收天线之间的距离，f为发射信号的频率。步骤5、接入点根据重构后的信道状态信息和特征向量a(θ,τ)，通过多维信号估计方法，估计出每个采样点的到达角θ和传播时间τ样本，并根据样本的紧密程度进行分簇操作，分解出接入点和用户之间各条独立信道最可能的到达角θ和传播时间τ。所述的多维信号估计方法包括但不限于正交子空间法、最大似然法等，其中：基于正交子空间法的到达角和传播时间估计具体是指：i)求出正定矩阵的值；ii)对正定矩阵X进行特征值分解，找出满足特征值小于阈值时，该特征值所对应的特征向量y；iii)将所有得到的特征向量组合成正交子空间矩阵Y；iv)根据特征向量a(θ,τ)和正交子空间矩阵Y，找出M(θ,τ)取得极值时，对应的θ和τ的值：即最可能的到达角θ和传播时间τ。步骤6、接入点根据权重函数对各条独立信道分别计算出权重值，并选出权重值最大的路径作为直射路径，获取该直射路径的到达角θ’和传播时间τ’；然后对各个接入点针对不同的频点分别进行上述步骤1至步骤6的操作，得到的各个频点直射路径的到达角θ’和传播时间τ’。所述的权重函数采用但不限关于样本数量、样本传播时间、样本到达角和传播时间的随机程度(如方差、标准差等)、样本持续时间等变量的加权求和函数。步骤7、针对每个接入点通过联合估计算法选择基准的到达角θ’和传播时间τ’，并以此为基准，计算出其他频点直射路径的权重；最后根据各个接入点上各个频点路径的权重及各个接入点的地理位置信息，计算出用户设备的位置信息。所述的联合估计算法选择的标准可以是各个频点中传播时间最短的直射路径。所述的权重及用户设备位置信息具体通过以下方式得到：a)当频点1的直射路径为基准，即那么对于频点n的直射路径，其参考的到达角应为则频点n的直射路径所对应的权重为：其中：β用于统一角度和传播时间的量纲以及平衡角度误差和传播时延误差对位置估计带来的影响，在实际系统中可以通过设备测试进行校准。b)估算用户设备位置信息(x,y)即求下面最优化问题的过程：其中：m为无线接入点的序号，n为频点的序号，xm和ym即为第m个无线接入点的坐标位置。类似的和分别为用户设备在第n个频点上，通过无线传播到达第m个无线接入点的传播时延和到达角，为对应该传播路径的权重。步骤8、将计算出的用户位置信息存储在关于用户地理位置信息的映射表中，并上传至相关的接入点和用户设备。本专利技术涉及一种实现上述方法的系统，包括：部署在某个接入点上或者是远端服务器上的联合估计单元、接入点以及用户设备，其中：接入点在多个频点上对用户设备发出的信号进行测量，估算出用户信号的到达角和传播时间，从而估算出用户相对接入点的位置信息并输出至联合估计单位，联合估计单元根据来自不同接入点的位置信息，估算出用户精确的地理位置，并进行及时的用户地理位置更新。所述的接入点中优选进一步设有用于预先判断是否需要位置更新的启动条件判断模块和用于接入点自身定位及重启功能模块。所述的接入点中优选进一步设有多频点到达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接入点定位启动的方法，其特征在于，当接入点启动时预先判断是否需要对其进行位置更新，即先将接入点设置为终端工作模式，并采用终端定位方式得到该接入点的位置信息，由该接入点将该用于计算终端的位置信息上传至服务器，从而提高终端测量的精度。

【技术特征摘要】
1.一种接入点定位启动的方法，其特征在于，当接入点启动时预先判断是否需要对其进行位置更新，即先将接入点设置为终端工作模式，并采用终端定位方式得到该接入点的位置信息，由该接入点将该用于计算终端的位置信息上传至服务器，从而提高终端测量的精度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，具体包括以下步骤：步骤1、用户设备向接入点发射参考信号用于测量用户设备和接入点之间传输信道的实时状态信息；步骤2、各个接入点将分别根据用户发射的参考信号估计出本用户设备和接入点之间传输信道的实时状态信息；步骤3、对于不同的接入点以及不同的频点上接收到的信号，通过信号估计方法计算其时偏并加以消除；步骤4、接入点对于消除时偏后得到的信道状态信息H’，按照子信道和天线序号的维度，分别进行扩展，使得扩展后得到的信道状态信息并找出对应信道状态信息列向量的特征向量a(θ,τ)，该特征向量是关于到达角θ和传播时间τ的函数；步骤5、接入点根据重构后的信道状态信息和特征向量a(θ,τ)，通过多维信号估计方法，估计出每个采样点的到达角θ和传播时间τ样本，并根据样本的紧密程度进行分簇操作，分解出接入点和用户之间各条独立信道最可能的到达角θ和传播时间τ；步骤6、接入点根据权重函数对各条独立信道分别计算出权重值，并选出权重值最大的路径作为直射路径，获取该直射路径的到达角θ’和传播时间τ’；然后对各个接入点针对不同的频点分别进行上述步骤1至步骤6的操作，得到的各个频点直射路径的到达角θ’和传播时间τ’；步骤7、针对每个接入点通过联合估计算法选择基准的到达角θ’和传播时间τ’，并以此为基准，计算出其他频点直射路径的权重；最后根据各个接入点上各个频点路径的权重及各个接入点的地理位置信息，计算出用户设备的位置信息；步骤8、将计算出的用户位置信息存储在关于用户地理位置信息的映射表中，并上传至相关的接入点和用户设备。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的信号估计方法，对于原始的信道实时状态信息H，其消除时偏后得到的信道状态信息H’可以通过基于最小绝对误差的信道状态信息消除时偏，具体为：①根据信道状态信息H对应的相位矩阵P得到最小时偏T：其中：P(i,j)表示信道状态信息在第i根天线，第j个子载波上的相位信息，fc为于载波的带宽，I和J分别代表最大的天线数和于载波数；②根据最小时偏T，对原始信道状态信息H进行补偿，得到消除时偏后的信道状信息H'：4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的扩展，满足其维度至少大于接入点与用户之间独立信道的数量，即对消除时偏后得到的信道状态信息H'按照子信道和天线序号的维度分别进行扩展，使扩展后的信道状...

【专利技术属性】
技术研发人员：张舜卿，徐树公，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31