一种基于CSI的单天线定位方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于CSI的单天线定位方法、装置、设备及存储介质，方法包括通过接收天线获取待定位点的CSI原始数据，并根据所述CSI原始数据获取相应的原始CSI相位矩阵；去除所述原始CSI相位矩阵中的线性误差，得到校正后的CSI相位矩阵；根据所述接收天线的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵；将所述CSI相位差矩阵代入预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式中，获得相应的ToF矩阵；对所述电波飞行时间矩阵进行平均处理，得到ToF矩阵校正结果；根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果，计算得到所述待定位点的位置信息。采用本发明专利技术能够克服现有技术依赖多天线才能实现室内定位的技术难题，实现了单天线的室内定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CSI的单天线定位方法、装置、设备及存储介质
本专利技术涉及无线定位
，尤其是涉及一种基于CSI的单天线定位方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
随着基于位置的服务(LocationBasedService,LBS)日益普及，生活中对基于位置的业务需求也不断增加。在户外环境中，GPS、GLONASS、北斗卫星导航系统等一些成熟的卫星定位系统为人们获得较为精确的定位和导航服务提供了便利，然而在室内环境下，由于卫星信号弱、不能穿透建筑物等问题，卫星定位系统并不能有效的工作，因此研究高精度、高可靠性、低成本的室内定位系统是对当前室内定位技术提出的新的挑战。近年来，室内WiFi的广泛普及使得基于WiFi的室内定位技术不断地发展，比较典型的技术主要有基于接收信号强度指示(ReceivedSignalStrengthIndication,RSSI)、基于信道状态信息(ChannelStateInformation,CSI)的定位方法，在室内环境中，由于障碍物的影响，RSSI会产生一定的偏差且极易受到其他信号的干扰以及室内多径效应的影响，所以无法提供足够的精确度和可靠性，与RSSI相比，CSI具有一定的多径分辨能力，能够感知到传播路径上信号的微弱波动，因而CSI有着较高的灵敏度，较大的感知范围以及较强的感知可靠性。现有技术通过接收天线阵列获取CSI矩阵的原始数据，以CSI矩阵描述发射天线到接受天线的传输过程，但受限于矩阵算法，现有技术要求每个节点需要配置至少2根天线，对节点的无线设备要求高，提高了定位系统的操作难度和成本。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于CSI的单天线定位方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术需要配置至少2根天线才能完成定位，导致操作难度和成本高的技术问题，实现发射机的单天线室内定位，扩宽应用范围，降低操作难度和成本。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于CSI的单天线定位方法，包括：通过接收天线获取待定位点的CSI原始数据，并根据所述CSI原始数据获取相应的原始CSI相位矩阵；去除所述原始CSI相位矩阵中的线性误差，得到校正后的CSI相位矩阵；根据所述接收天线的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵；将所述CSI相位差矩阵代入预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式中，获得相应的ToF矩阵；对所述电波飞行时间矩阵进行平均处理，得到ToF矩阵校正结果；根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果，计算得到所述待定位点的位置信息。作为其中一种优选方案，所述根据所述接收天线的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵，具体包括：基于公式根据所述接收天线的相邻子载波序号的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵Γ(t)为：其中，0<i<M，M表示子载波数量，表示所述校正后的CSI相位矩阵中的接收天线i对应的CSI相位，csiγi(t)表示所述CSI相位差矩阵中的第i个CSI相位差；t表示采集时间。作为其中一种优选方案，所述将所述CSI相位差矩阵代入预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式中，获得相应的ToF矩阵，具体包括：所述预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式为：csiγM-1(t)＝2π*τ*Δf根据所述关系式计算得到所述电波飞行时间矩阵Ψ(t)：其中，0<i<M，M表示子载波数量，τ表示电波飞行时间，Δf表示相邻子载波的频率差，csiγi(t)表示所述CSI相位差矩阵中的第i个CSI相位差；t表示采集时间。作为其中一种优选方案，所述对所述电波飞行时间矩阵进行平均处理，得到ToF矩阵校正结果，具体包括：对所述电波飞行时间矩阵中的元素进行平均，得到第一平均结果；以采样次数对所述第一平均结果进行平均，得到所述ToF矩阵校正结果。作为其中一种优选方案，所述根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果，计算得到所述待定位点的位置信息，具体包括：获得每一所述接收天线的ToF矩阵校正结果所对应的传输距离；根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果的传输距离计算得到所述待定位点的位置信息。本专利技术另一实施例提供了一种基于CSI的单天线定位装置，包括：原始CSI相位矩阵获取模块，用于通过接收天线获取待定位点的CSI原始数据，并根据所述CSI原始数据获取相应的原始CSI相位矩阵；校正CSI相位矩阵获取模块，用于去除所述原始CSI相位矩阵中的线性误差，得到校正后的CSI相位矩阵；CSI相位差矩阵获取模块，用于根据所述接收天线的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵；电波飞行时间矩阵获取模块，用于将所述CSI相位差矩阵代入预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式中，获得相应的ToF矩阵；ToF结果处理模块，用于对所述电波飞行时间矩阵进行平均处理，得到ToF矩阵校正结果；位置信息获取模块，用于根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果，计算得到所述待定位点的位置信息。作为其中一种优选方案，所述CSI相位差矩阵获取模块，还用于：基于公式根据所述接收天线的相邻子载波序号的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵Γ(t)为：其中，0<i<M，M表示子载波数量，表示所述校正后的CSI相位矩阵中的接收天线i对应的CSI相位，csiγi(t)表示所述CSI相位差矩阵中的第i个CSI相位差；t表示采集时间。作为其中一种优选方案，所述电波飞行时间矩阵获取模块，还用于：所述预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式为：csiγM-1(t)＝2π*τ*Δf根据所述关系式计算得到所述电波飞行时间矩阵Ψ(t)：其中，0<i<M，M表示子载波数量，τ表示电波飞行时间，Δf表示相邻子载波的频率差，csiγi(t)表示所述CSI相位差矩阵中的第i个CSI相位差；t表示采集时间。本专利技术实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上所述的基于CSI的单天线定位方法。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上所述的基于CSI的单天线定位方法。相比于现有技术，本专利技术实施例的有益效果在于，通过接收天线阵列采集待定位点的CSI原始数据，根据CSI原始数据获取相应的原始CSI相位矩阵，然后去除所述原始CSI相位矩阵中的线性误差，并根据接收天线的子载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CSI的单天线定位方法，其特征在于，包括：/n通过接收天线获取待定位点的CSI原始数据，并根据所述CSI原始数据获取相应的原始CSI相位矩阵；/n去除所述原始CSI相位矩阵中的线性误差，得到校正后的CSI相位矩阵；/n根据所述接收天线的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵；/n将所述CSI相位差矩阵代入预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式中，获得相应的ToF矩阵；/n对所述电波飞行时间矩阵进行平均处理，得到ToF矩阵校正结果；/n根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果，计算得到所述待定位点的位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CSI的单天线定位方法，其特征在于，包括：
通过接收天线获取待定位点的CSI原始数据，并根据所述CSI原始数据获取相应的原始CSI相位矩阵；
去除所述原始CSI相位矩阵中的线性误差，得到校正后的CSI相位矩阵；
根据所述接收天线的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵；
将所述CSI相位差矩阵代入预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式中，获得相应的ToF矩阵；
对所述电波飞行时间矩阵进行平均处理，得到ToF矩阵校正结果；
根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果，计算得到所述待定位点的位置信息。


2.如权利要求1所述的基于CSI的单天线定位方法，其特征在于，所述根据所述接收天线的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵，具体包括：
基于公式根据所述接收天线的相邻子载波序号的子载波对所述校正后的CSI相位矩阵中的CSI相位作差，获得CSI相位差矩阵Γ(t)为：



其中，0<i<M，M表示子载波数量，表示所述校正后的CSI相位矩阵中的接收天线i对应的CSI相位，csiγi(t)表示所述CSI相位差矩阵中的第i个CSI相位差；t表示采集时间。


3.如权利要求1所述的基于CSI的单天线定位方法，其特征在于，所述将所述CSI相位差矩阵代入预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式中，获得相应的ToF矩阵，具体包括：
所述预设的CSI相位差矩阵与电波飞行时间矩阵的关系式为：
csiγM-1(t)＝2π*τ*Δf
根据所述关系式计算得到所述电波飞行时间矩阵Ψ(t)：



其中，0<i<M，M表示子载波数量，τ表示电波飞行时间，Δf表示相邻子载波的频率差，csiγi(t)表示所述CSI相位差矩阵中的第i个CSI相位差；t表示采集时间。


4.如权利要求1或3所述的基于CSI的单天线定位方法，其特征在于，所述对所述电波飞行时间矩阵进行平均处理，得到ToF矩阵校正结果，具体包括：
对所述电波飞行时间矩阵中的元素进行平均，得到第一平均结果；
以采样次数对所述第一平均结果进行平均，得到所述ToF矩阵校正结果。


5.如权利要求1所述的基于CSI的单天线定位方法，其特征在于，所述根据三个所述接收天线的ToF矩阵校正结果，计算得到所述待定位点的位置信息，具体包括：
获得每一所述接收天线的ToF矩阵校正结果所对应的传输距离；
根据三个所述接收天...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骄阳，
申请(专利权)人：普联国际有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81