[發明專利]基于無線局域網絡多頻點聯合測量的定位系統及方法

有效

• 申請號: 201710673807.5
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107343315B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 張舜卿;徐樹公
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/12;G01S5/02;G01S5/08;G01S5/10
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種無線局域網絡定位領域的技術，具體是一種基于無線局域網絡多頻點聯合測量的定位系統及方法，可以用于蜂窩網、物聯網、車聯網、智能電網和智能家居網絡等等有眾多室內外用戶定位需求的寬帶多頻、多天線網絡的場合。

背景技術

隨著移動互聯網的蓬勃發展，無線局域網(Wireless Fidelity,WiFi)的應用越來越廣泛，從原始的電腦連接互聯網發展到提供包括手機、平板電腦、智能家電等一系列計算機設備在內的相互連接和互聯網數據訪問功能，接入點(Access Point,AP)的數量也呈現爆發式增長。從標準上來看，無線局域網物理層通信從原來的IEEE 802.11a/b/g演進到現在的802.11n/ac等在內的新版本，無論是傳輸的速度、同時支持用戶的數量還是抗干擾的能力都有很大程度的提高。

除了用于無線傳輸，無線局域網還出現了利用接入點位置進行的室內外用戶定位應用，為后續基于用戶位置信息的應用提供便利。但在目前基于無線局域網的定位應用中，仍然存在大量的問題，特別是如何提高用戶定位精度。這一方面是由于無線局域網接入點(以下簡稱無線接入點)發射信號往往需要經過復雜的室內外環境反射和散射，傳播路徑較為復雜，另一方面也是因為目前的無線局域網干擾環境復雜，也影響了用戶傳播信道的實際測量結果。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于無線局域網絡多頻點聯合測量的定位系統及方法，通過對于不同接收天線接收到的信號進行相關的處理分析和聯合估計，實現對用戶位置的精確估計，對用戶設備的地理位置測量，部署成本低、無需硬件更新。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于無線局域網絡多頻點聯合測量的定位系統，包括：聯合估計單元、用戶設備和多個無線接入點，其中：各無線接入點通過改變天線角度在多個頻點上接收用戶設備發射出的信號并進行處理，估算出用戶設備相對本無線接入點的位置，并將相對位置信息回傳至聯合估計單元；聯合估計單元結合預存信息，估算出用戶設備精確的地理位置，并及時更新用戶的地理位置。

所述的預存信息包括：無線接入點的天線角度信息和地理位置信息。

所述的信號包括導頻信號或其他參考信號，且已為無線接入點預知。

所述的處理包括：根據接收到的信號計算出用戶設備與無線接入點之間傳輸信道的實時狀態信息，從而估算出無線接入點與用戶之間的時偏，并加以消除。

所述的無線接入點設有用戶到達角和傳播時間估計單元，可以在多頻點上進行估計，包括：依次相連的用戶信號接收模塊、用戶時偏估計模塊、用戶時偏補償模塊、用戶信號重構模塊和到達角和傳播時間估計模塊，其中：用戶信號接收模塊接收用戶發射的信號后由用戶時偏估計模塊估計接收信號的時偏量，并通過用戶時偏補償模塊進行時偏消除，消除后的信息通過用戶信號重構模塊進行重構后傳送至到達角和傳播時間估計模塊進行到達角和傳播時間估計。

所述的聯合估計單元可布置于某個無線接入點或遠端服務器上。

所述的聯合估計單元設有多接入點用戶到達角和傳播時間的聯合信息處理模塊，包括：相連的多頻點信號到達角和傳播時間接收模塊、多頻點到達角和傳播時間聯合估計和決策模塊兩個子模塊。

所述的無線接入點的到達角和傳播時間估算模塊通過回傳網絡與多頻點信號到達角和傳播時間接收子模塊相連。

所述的回傳網絡可以為無線連接，也可以為通過有線介質進行物理上的連接(包括承載在物理連接之上的相關通信協議)。

本發明涉及一種基于上述系統的定位方法，各個無線接入點在多個頻點上接收用戶設備發出的信號，并通過時偏補償和信號重構估算出信號的到達角和傳播時間，從而估算出用戶相對本無線接入點的位置，并將估算位置信息發送到聯合估計單元，聯合估計單元結合預存信息估算出用戶設備的精確地理位置，并及時進行地理位置更新。

技術效果

與現有技術相比，本發明解決了在復雜的室內環境下如何通過多頻點多無線接入點的信號接收精確地定位用戶的位置的問題，實現了多頻點信號的測量和信道估計、多頻點信號的聯合估計，以確定無線接入點與用戶之間的幾何關系，以及通過多個無線接入點與用戶之間的幾何關系，確定用戶的具體位置和進一步實現用戶地理位置的跟蹤；實現精確的無線局域網絡用戶定位測量、支持用戶位置的及時跟蹤、支持大規模無線局域網絡的用戶定位測量、網絡負擔可控，具備進一步實現用戶分簇定位的能力。

附圖說明

圖1為定位系統示意圖；

圖2為實施例1布局示意圖；