[發明專利]一種基于三維波束的室內定位方法

有效

• 申請號: 201711106986.0
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107861100B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王衍文;王世芳;王渭森;馬曉璠;馬玥
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: G01S5/14
• 分類號: G01S5/14
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 郭秋梅

1.一種基于環境反向散射的室內定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，射頻源RFs發射信號：射頻源RFs向空間發射信號；所述射頻源的數量為一個以上；所述發射信號的信號頻段在標簽檢測的頻帶范圍內；所述標簽包括四個以上的分別設置在坐標(x_a,y_a,z_a)、(x_b,y_b,z_b)、(x_c,y_c,z_c)、(x_d,y_d,z_d)……的T_a,T_b,T_c,T_d……標簽檢測端；所述四個以上的標簽中的任意四個均不處于同一平面的空間位置；

第二步，標簽的環境反向散射：標簽T_a,T_b,T_c,T_d……分別接收射頻源信號RFs并通過反向散射方式傳輸給移動終端Q，標簽T_a,T_b,T_c,T_d……發送的信息包括標簽的id和位置信息；所述標簽是自身不帶有電源的通信設備；

第三步，移動終端Q對接收到的標簽信號進行檢測及定位：實際檢測時，移動終端Q在一段時間t_j內做多次檢測并記錄T_a,T_b,T_c,T_d……中每個標簽信號的信號強度RSSI值的平均值；取其中信號強度RSSI值最大的四個標簽，記為T_a’、T_b’、T_c’和T_d’；移動終端Q檢測并記錄的時間周期，應滿足t_j≥t_s，即終端檢測周期t_j不小于標簽的波束掃描周期t_s；

第四步，驗證四個標簽T_a’、T_b’、T_c’和T_d’：驗證四個標簽T_a’、T_b’、T_c’和T_d’的坐標是否在同一平面；若四個標簽T_a’、T_b’、T_c’和T_d’不在同一平面上，則四個坐標可確定唯一的三棱錐，通過該三棱錐確定出唯一的移動終端Q的位置坐標(x,y,z)；若四個標簽Ta’、Tb’、Tc’和Td’在同一平面上，假設標簽Ta’、Tb’、Tc’和Td’按信號強度由大到小依次排列：則選取信號強度RSSI值小于且最接近于標簽Td’信號強度RSSI值的標簽Td”，并重復上述驗正四個標簽Ta’、Tb’、Tc’和Td”不在同一平面上；實際上，標簽是預先設計布置的，任意四個標簽不在同一個平面上；

所述標簽為多天線，并采用三維波束掃描對定位需求空間進行掃描覆蓋；每個標簽T_a,T_b,T_c,T_d……的掃描周期時間相同，三維波束掃描定位區域的時間周期為t_s，t_s可由式(Ⅱ)計算：

式中，n_θ為三維波束的方位角θ掃描切換次數，方位角θ指入射信號與平面陣的夾角；為三維波束的俯仰角掃描切換次數，俯仰角指入射信號與水平的夾角；為掃描波束在空間方向的持續時間。