[發明專利]基于無線網絡信道狀態信息的室內定位方法

有效

• 申請號: 201110350390.1
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102340868A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 肖江;伍楷舜;倪明選
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用物理層精準的信道信息來實現高精度低成本室內定位的方法。該方法利用典型室內環境多徑效應,?以信道信息唯一表示一個位置并搭建無線電波地圖，從而實現室內定位。本發明屬于無線通信領域。

背景技術

隨著通信技術和無線網絡技術的蓬勃發展，無線局域網絡(WLAN)已被廣泛部署于公司和家庭。基于無線局域網絡，可發展無線室內定位技術,?向用戶提供基于定位信息的各種服務，使無線局域網絡成為新型信息獲取平臺。基于無線局域網絡的定位技術作為一項室內定位技術，其高密度低成本的特性尤其具備競爭力。基于無線網絡基礎架構，無需特殊硬件的“位置指紋”（Fingerprinting）無線室內定位技術已經越來越受關注。“位置指紋”技術包括兩個關鍵步驟：首先，根據位置獨立的信息搭建無線電波地圖；然后，獲取目標點的信息與無線電波地圖上參考點進行匹配，選取最優點。

目前大多數無線局域網采用IEEE?802.11?a/g/n標準為人們提供無線通訊服務。這些標準基于物理層的正交頻分復用技術（OFDM，?Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing)，其主要思想是：在發送方將一個頻道正交分解為更精細的若干個正交子頻道，也稱為子載波，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在各個子載波上進行傳輸。這使得我們能在接收方同時獲取若干個子載波的信道狀態信息（CSI,?Channel?State?Information）。

CSI是表示通信鏈路信道特性的信道狀態信息。確切地說，CSI描述和反映了射頻信號從發射源到接收端的傳播狀態，如散射、反射和衰減等。子載波上的信道狀態信息能反映出各個不同頻率上信號強度的大小。不同于傳統的從一個包獲取各頻率信號強度的平均值，利用CSI能得到更為精細的信號強度指示。

經檢索發現，以往基于接收信號強度指示器（RSSI）的無線網絡定位技術如下：申請號為200910243840.X?申請日為2009-12-23的國內發明專利申請公開了一種基于指紋定位技術的定位方法及裝置,解決現有定位方案的定位速度較慢的問題。該方法是基于無線信號強度進行的定位，從而很容易受到多徑效應等環境因素的影響，導致定位精度低。本發明采用更細粒度的信道狀態信息從而得到更精確的室內定位精度。

申請號為201010595841.3申請日為2010-12-10的國內發明專利申請公開了一種射頻指紋定位方法、系統、無線控制器及定位服務器,方法包括:定位服務器通過AC向AP下發第一定位指示消息,以供AP采集指定設備的RSSI,第一定位指示消息包括指定設備的標識;無線控制器接收AP返回的指定設備的RSSI,并根據預設維數閾值和預設RSSI閾值,對指定設備對應的RSSI進行過濾處理,生成至少包括預設維數閾值個RSSI的指紋特征向量,并將指紋特征向量發送給定位服務器;定位服務器根據指紋特征向量和預先存儲的至少包括預設維數閾值個RSSI和位置坐標的基準指紋特征向量,定位指定設備。該發明同樣利用粗粒度的信道接收強度進行指紋定位，在實際環境中，很容易受到多徑效應的影響，并隨著時間變化而變化。本發明利用來自物理層的信道狀態信息，并從多個子載波上提取特征向量，從而達到精確室內定位的效果。

然而，如上所述現行大多數無線室內位置指紋定位是依據接收端射頻信號強度的測量值（RSSI），作為通用的無線電接收機技術指標。RSSI是一個對接收端射頻信號強度的測量值，指示接收端天線的功率大小。RSSI值越大代表信號越強，反之則信號越弱。然而，我們發現簡單利用RSSI去計算信號強度并不可靠，其原因包括兩方面：首先，RSSI在同一位置隨時間變化波動很大；其次，RSSI是一個粗粒度的接收信號強度指示值。由于RSSI缺乏能夠利用多徑效應的頻率信息，對于不同的位置RSSI可能相同。這就造成基于RSSI的無線室內位置指紋定位存在一定缺陷。

在傳統的基于無線電波地圖的無線局域網室內定位中，目標節點的位置指紋都是基于接收信號強度指示器（RSSI）進行計算。然而，RSSI是基于一個包的粗粒度信號強度指示，并極易受到室內多徑的影響而隨時間波動很大導致不能得到準確的信號強度。

本發明旨在通過獲取并處理各子載波的信道狀態信息（CSI）來提供唯一的位置指紋，以優化無線局域網的室內定位問題，提高定位精度。本發明提出了一種全新的利用更精準的信道信息作為位置指紋并搭建無線電波地圖進行室內定位的研究方法，能夠有效利用室內環境多徑的影響，提高定位的精度并降低成本。

發明內容