[發明專利]基于OFDM信道狀態信息相位變化特征的高精度室內WiFi定位系統

在審

• 申請號: 201610881639.4
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN106851554A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 趙亮;陳桂林;趙生慧;楊斌
• 申請（專利權）人: 滁州學院
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00;H04W84/12;H04B7/0413
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 劉林

1.基于OFDM信道狀態信息相位變化特征的高精度室內WiFi定位系統，其特征在于：該系統主要設備有運行CSI信號特征采集程序的無線AP以及運行定位算法的定位服務器所構成，其中，所述無線AP模塊在具備普通無線AP的基礎上能夠將無線通信過程中遠端無線設備與本AP無線信道間的CSI特征信息進行提取，并通過高速以太網將相關信息發送到所述定位服務器；所述定位服務器運行定位算法，將CSI特征信息轉化為待定位移動設備的位置信息。

2.根據權利要求1所述基于OFDM信道狀態信息相位變化特征的高精度室內WiFi定位系統，其特征在于：所述基于OFDM信道狀態信息相位變化特征的高精度室內WiFi定位系統的使用流程包括：首先在室內環境下部署上述無線AP并安裝好天線(所述天線包括天線1、天線2及天線3)，所述天線1、天線2及天線3的位置應不在同一空間直線上，其次，使用激光測量儀測量所述天線在空間中的坐標位置，并輸入到定位系統中，作為錨點使用；隨后，將無線通信設備(如手機等)連接到該無線AP的SSID，并進行隨意的無線WiFi通信，所述無線AP在完成與無線設備通信的基礎上會將通信過程中的信道狀態信息CSI發送給所述定位服務器，所述定位服務器基于定位算法實時計算出待定位無線移動設備的位置。

3.根據權利要求1所述基于OFDM信道狀態信息相位變化特征的高精度室內WiFi定位系統，其特征在于：所述定位算法的處理流程包括：首先所述定位服務器運行后對所接收的包含信道狀態信息的數據包進行檢測，數據有效后對信道狀態信息進行分離，分別得到信道狀態信息的幅頻特性和相頻特性，隨后基于所得到的相頻特性，基于WiFi通信(802.11n)過程中的MIMO技術特點，其載波的信道特征的相頻特性應隨頻率增大呈現線性下降趨勢，可被表示為-2πΔτf；

式中：Δτ_為由于距離；

載頻偏移(Carrier frequency offset,CFO)以及采樣頻率偏移(Sampling frequency offset,SFO)所引起的，可以表示為Δτ＝d/C+Δτ_CFO+Δτ_SFO(具體如圖說明書附圖(3-1)所示)；

其中，由于該特性在超出2π后會出現“折返現象”，故對其進行校正，得到相頻特性如說明書附圖(3-2)所示；

然后，對該特性進行一次線性擬合，得到變化的斜率，該斜率與無線移動設備和AP間信號傳播的延遲成正比例關系；

其中，上述延遲中包含由于距離引起的信號傳播延遲d/C，但絕大多數延遲為由于發射-接收信號設備不同步以及硬件處理的延遲Δτ_CFO+Δτ_SFO。

4.根據權利要求1-3所述基于OFDM信道狀態信息相位變化特征的高精度室內WiFi定位系統，其特征在于：對于AP中使用的無線網卡，有多組延遲信息{Δτ₁,Δτ₂,Δτ₃}，取Δτ₀＝min{Δτ₁,Δτ₂,Δτ₃}，由于對于相同無線網卡，其三根天線的發射-接收信號設備不同步以及硬件處理延遲Δτ_CFO+Δτ_SFO是相同的，故可以進行抵消。計算得出移動無線設備到三個天線的時間延遲之差{Δτ₁-Δτ₀,Δτ₂-Δτ₀,L,Δτ_n-Δτ₀}，從而對應的距離之差為{d₁/C-d₀/C,d₂/C-d₀/C,L,d_n/C-d₀/C}；由于可將上述值變換為位置坐標，從而得到關于待定位置的未知量(x,y,z)和d₀的方程組，求解該方程組便可得到待定位坐標，由于可行解有2組，再次根據幅頻特性排除不可能的1組解得到最終解。