[發(fā)明專利]一種利用WIFI反射信號實現(xiàn)室內(nèi)移動人員定位的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310246117.3
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103308934A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)鵬;史頌華;陳宇賢;張慶;趙冰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海無線電設(shè)備研究所
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48;G01S13/06
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;張妍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電通信與被動雙基地雷達(dá)定位技術(shù)，尤其涉及一種利用WIFI反射信號實現(xiàn)室內(nèi)移動人員定位的方法。

背景技術(shù)

目前的室內(nèi)探測人員移動的監(jiān)測設(shè)備主要是主動雷達(dá)、RFID定位、GPS+慣導(dǎo)、太赫茲成像以及WIFI信號強度檢測進(jìn)行室內(nèi)檢測與定位。但是現(xiàn)有技術(shù)的幾種定位方法都有一些缺陷，RFID、GPS+慣導(dǎo)和WIFI信號強度定位都需被監(jiān)測者攜帶專用設(shè)備進(jìn)行定位，然后將定位信息發(fā)送至監(jiān)測設(shè)備才能實現(xiàn)移動監(jiān)測與定位，主動雷達(dá)和太赫茲成像則需監(jiān)測設(shè)備主動發(fā)射檢測信號，根據(jù)反射回波進(jìn)行目標(biāo)的探測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種利用WIFI反射信號實現(xiàn)室內(nèi)移動人員定位的方法，能夠?qū)κ覂?nèi)移動人員進(jìn)行識別、定位、監(jiān)測，并且本發(fā)明定位方法使用的設(shè)備簡單，方便易用，成本低廉。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種利用WIFI反射信號實現(xiàn)室內(nèi)移動人員定位的方法，使用WIFI發(fā)射源和被動雙基地雷達(dá)，所述被動雙基地雷達(dá)包含CPU和分別與CPU連接的導(dǎo)航定位模塊、羅經(jīng)、觸摸屏、輸入裝置、兩組信號輸入模塊，與導(dǎo)航定位模塊連接的天線，以及分別與以上各模塊連接為其供電的電源模塊；其中一組信號輸入模塊為直波輸入模塊，其包含依次連接的直波接收天線、直波接收通道、直波A/D數(shù)據(jù)采集通道；另一組信號輸入模塊為回波輸入模塊，其包含依次連接的回波接收天線、回波接收通道、回波A/D數(shù)據(jù)采集通道，直波A/D數(shù)據(jù)采集通道和回波A/D數(shù)據(jù)采集通道分別與CPU連接；其中所述定位方法包含以下步驟：

步驟1，在室內(nèi)分別設(shè)置WIFI發(fā)射源、被動雙基地雷達(dá)，WIFI發(fā)射源為被動雙基地雷達(dá)的非合作照射源；

步驟2，WIFI發(fā)射源向外發(fā)射WIFI信號，WIFI信號傳播到移動人員身上發(fā)生反射；

步驟3，被動雙基地雷達(dá)的直波接收天線接收WIFI發(fā)射源發(fā)出的直達(dá)WIFI信號，被動雙基地雷達(dá)的回波天線接收由WIFI發(fā)射源發(fā)出并經(jīng)移動人員反射的反射WIFI信號，直達(dá)WIFI信號經(jīng)過直波接收通道和直波A/D數(shù)據(jù)采集通道送入CPU；反射WIFI信號經(jīng)過回波接收通道和回波A/D數(shù)據(jù)采集通道送入CPU；

步驟4，CPU對直達(dá)WIFI信號和反射WIFI信號進(jìn)行對比計算，得到人體反射WIFI信號的多普勒頻移，從而計算出人員相對于該被動雙基地雷達(dá)的移動速度、方向和距離實現(xiàn)相對定位；?????

步驟5，導(dǎo)航定位模塊將該被動雙基地雷達(dá)的衛(wèi)星定位信息送入CPU，羅經(jīng)將該被動雙基地雷達(dá)的羅經(jīng)數(shù)據(jù)送入CPU，CPU根據(jù)衛(wèi)星定位信息和羅經(jīng)數(shù)據(jù)對計算得到的人員的相對速度、方向、距離數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而得到被測人員的衛(wèi)星定位信息，并在觸摸屏上顯示。

上述的利用WIFI反射信號實現(xiàn)室內(nèi)移動人員定位的方法，其中所述步驟1中設(shè)置的被動雙基地雷達(dá)，其直波接收天線為窄波束天線，該直波接收天線對準(zhǔn)WIFI發(fā)射源。

上述的利用WIFI反射信號實現(xiàn)室內(nèi)移動人員定位的方法，其中所述步驟1中設(shè)置的被動雙基地雷達(dá)，其回波接收天線為全向天線，該回波接收天線的信號接收范圍覆蓋定位監(jiān)控區(qū)域。

上述的利用WIFI反射信號實現(xiàn)室內(nèi)移動人員定位的方法，其中所述步驟4還包含：

步驟4.1，根據(jù)WIFI發(fā)射源、移動人員、被動雙基地雷達(dá)的位置幾何關(guān)系，利用余弦定理可以得到移動人員相對于被動雙基地雷達(dá)的方向和距離：

其中，L為基線距離，其為WIFI發(fā)射源與被動雙基地雷達(dá)之間連線的長度；雙基地角β為以移動人員為頂點，WIFI發(fā)射源和移動人員的連線與被動雙基地雷達(dá)和移動人員的連線之間的夾角；為移動人員與WIFI發(fā)射源之間的距離，為移動人員與被動雙基地雷達(dá)之間的距離；為移動人員相對被動雙基地雷達(dá)的仰角；R為WIFI發(fā)射源到移動人員的距離與移動人員到被動雙基地雷達(dá)的距離之和，，c為光速，為反射WIFI信號到達(dá)被動雙基地雷達(dá)與直達(dá)WIFI信號直接到達(dá)被動雙基地雷達(dá)的時間差；

通過直波接收天線和回波接收天線測得；基線距離L通過測量直達(dá)WIFI信號的延遲獲得；

步驟4.2，根據(jù)被動雙基地雷達(dá)的多普勒頻移為波長λ歸一化的散射信號的總路徑長度隨時間的變化率，

；

得到當(dāng)WIFI發(fā)射源和被動雙基地雷達(dá)靜止不動時，只由移動人員運動引起的多普勒頻移為：

；

其中δ為移動人員運動的方向與雙基地角β平分線的夾角。

本發(fā)明具有以下積極效果：