CN104053229B - 移动终端、定位方法及装置 - Google Patents

移动终端、定位方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104053229B
CN104053229B CN201310081803.XA CN201310081803A CN104053229B CN 104053229 B CN104053229 B CN 104053229B CN 201310081803 A CN201310081803 A CN 201310081803A CN 104053229 B CN104053229 B CN 104053229B
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
signal
mobile terminal
intensity
relative angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310081803.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104053229A (zh
Inventor
李超
冷文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZTE Corp
Original Assignee
Nanjing ZTE New Software Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing ZTE New Software Co Ltd filed Critical Nanjing ZTE New Software Co Ltd
Priority to CN201310081803.XA priority Critical patent/CN104053229B/zh
Priority to PCT/CN2013/079729 priority patent/WO2013174314A2/zh
Priority to US14/774,876 priority patent/US9560623B2/en
Priority to EP13794572.1A priority patent/EP2975892B1/en
Priority to ES13794572T priority patent/ES2841736T3/es
Priority to PT137945721T priority patent/PT2975892T/pt
Publication of CN104053229A publication Critical patent/CN104053229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104053229B publication Critical patent/CN104053229B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0226—Transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种移动终端、定位方法及装置，其中，该移动终端包括：第一天线，用于向锚节点发射第一信号，其中，第一信号用于锚节点检测第一天线的信号强度；第二天线，与第一天线按照一个预定角度进行设置，用于向锚节点发射第二信号，其中，第二信号用于锚节点检测第二天线的信号强度，预定角度使第一天线与第二天线的覆盖范围有重叠，第一天线的信号强度和第二天线的信号强度用于确定移动终端的位置。通过运用本发明，解决了相关技术中WLAN定位过程中，无法实现实时定位，或者定位过程复杂、环境受限的问题，进而可以通过具有两根天线的移动终端灵活的实时定位，不受环境限制，定位精度更准确。

Description

移动终端、定位方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种移动终端、确定移动终端和锚节点之间角度的方法及装置、定位方法及装置。
背景技术
基于无线局域网（Wireless Local，简称为WLAN）的定位系统成本低、精度高、应用范围广（室内和室外）等优点，在基于位置的服务中如紧急救援、智能交通和室内定位导航等方面取得了很大的成功。但是仍然存在以下两个问题亟需解决：（1）多径干扰等因素引起的接收信号强度（Received Signal Strength，简称为RSS）浮动严重恶化了WLAN定位精度；（2）在无线访问节点（Access Point，简称为AP）没有覆盖到的区域，由于AP缺失导致WLAN定位失效。
为了解决上述问题，人们提出了多种方法，可以分为以下两类：
（1）基于时间分集和概率分布模型的WLAN定位系统。基于时间分集和概率分布模型的WLAN定位系统的基本思想是：在定位区域内固定位置利用时间分集来获得接收信号强度的多个样本，根据多个样本信息来建立接收信号强度的概率分布模型，将接收信号强度的概率分布模型存储到特征数据库中；在定位阶段，移动目标利用时间分集获得接收信号强度的多个样本，通过求取样本均值来获得稳定的接收信号强度来进行定位。由于时间分集需要消耗大量的时间，增加了定位延迟，无法实现实时定位，在移动定位中无法使用，而且当环境发生变化后数据库就会失效。
（2）基于卡尔曼滤波的WLAN定位系统。基于卡尔曼滤波的WLAN定位系统的基本思想是：首先利用WLAN定位算法获得移动目标的位置估计，然后利用移动目标轨迹连续性或者假定移动目标的速度在一定范围内，构造卡尔曼滤波器的状态方程和观测方程，对用户的位置估计进行滤波处理。这种方法虽然提高了WLAN定位系统的定位精度，但是由于提前设定了移动目标速度，因此无法实现自适应滤波，限制了在实际中的应用。同时不能解决由于AP缺失引起的WLAN定位失效。
发明内容
本发明提供了一种移动终端、确定移动终端和锚节点之间角度的方法及装置、定位方法及装置，以至少解决相关技术中，WLAN定位过程中，无法实现实时定位，或者定位过程复杂、环境受限的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种移动终端，包括：第一天线，用于向锚节点发射第一信号，其中，所述第一信号用于所述锚节点检测所述第一天线的信号强度；第二天线，与所述第一天线按照一个预定角度进行设置，用于向所述锚节点发射第二信号，其中，所述第二信号用于所述锚节点检测所述第二天线的信号强度，所述预定角度使所述第一天线与所述第二天线的覆盖范围有重叠，所述第一天线的信号强度和所述第二天线的信号强度用于确定所述移动终端的位置。
优选地，所述移动终端还包括：射频开关，与所述第一天线和所述第二天线连接，用于控制所述第一天线和所述第二天线不同时处于打开或关闭状态。
根据本发明的另一个方面，提供了一种确定移动终端和锚节点之间角度的方法，包括：确定移动终端的第一天线发射的第一信号的强度；确定所述移动终端的第二天线发射的第二信号的强度，其中，所述第二天线与所述第一天线按照一个预定角度进行设置，所述预定角度使所述第一天线与所述第二天线的覆盖范围有重叠；通过所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度。
优选地，通过所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度的计算公式如下：其中，RSSIA为接收到来自所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
根据本发明的另一个方面，提供了一种定位方法，包括：根据多个锚节点接收的移动终端的第一天线发射第一信号的强度和所述移动终端的第二天线发射第二信号的强度确定所述移动终端与所述多个锚节点之间的多个相对角度，其中，所述第二天线与所述第一天线按照一个预定角度进行设置，所述预定角度使所述第一天线与所述第二天线的覆盖范围有重叠；根据所述多个锚节点之间的多个相对角度确定所述移动终端的位置。
优选地，当所述锚节点的个数为两个时，所述方法包括：根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度；根据所述两个锚节点之间的所述多个相对角度确定所述移动终端的位置。
优选地，根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度包括：根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与所述两个锚节点之间的第一组相对角度，其中，所述相对角度包括：所述移动终端与第一锚节点的第一相对角度，和所述移动终端与第二锚节点的第二相对角度；根据所述移动终端每次旋转之后的所述第一天线和所述第二天线组成的天线组的信号强度分别确定第二组相对角度、第三组相对角度和第四组相对角度，其中，分三次旋转所述移动终端，每次旋转90度。
优选地，根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与所述两个锚节点之间的第一组相对角度包括：根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第一锚节点与所述移动终端的第一组第一相对角度；根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第二锚节点与所述移动终端的第一组第二相对角度。
优选地，根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第二锚节点与所述移动终端的第一组第二相对角度之后，还包括：根据所述第一相对角度和所述第二相对角度确定所述移动终端的位置。
优选地，根据所述两个锚节点之间的所述多个相对角度确定所述移动终端的位置包括：分别选取所述两个锚节点接收到所述第一信号或所述第二信号的强度最强的两个相对角度；根据所述两个相对角度确定所述移动终端的位置。
优选地，所述相对角度和接收到来自所述第一天线的第一信号的强度与所述第二天线的第二信号的强度之比呈线性关系。
优选地，所述相对角度的计算公式如下：其中，RSSIA为接收到来自所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
根据本发明的又一方面，提供了一种定位装置，包括：第一确定模块，用于根据多个锚节点接收的移动终端的第一天线发射第一信号的强度和所述移动终端的与所述第一天线的覆盖范围有重叠的第二天线发射的第二信号的强度确定所述移动终端与所述多个锚节点之间的多个相对角度；第二确定模块，用于根据所述多个锚节点之间的多个相对角度确定所述移动终端的位置。
优选地，所述第一确定模块，还用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度；所述第二确定模块，还用于根据所述两个锚节点之间的所述多个相对角度确定所述移动终端的位置。
优选地，所述第一确定模块包括：确定单元，用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与所述两个锚节点之间的第一组相对角度，其中，所述相对角度包括：所述移动终端与第一锚节点的第一相对角度，和所述移动终端与第二锚节点的第二相对角度；所述确定单元，还用于根据所述移动终端每次旋转之后的所述第一天线和所述第二天线组成的天线组的信号强度分别确定第二组相对角度、第三组相对角度和第四组相对角度，其中，分三次旋转所述移动终端，每次旋转90度。
优选地，所述确定单元包括：第一确定子单元，用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第一锚节点与所述移动终端的第一组第一相对角度；第二确定子单元，用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第二锚节点与所述移动终端的第一组第二相对角度。
根据本发明的再一方面，提供了一种确定移动终端和锚节点之间角度的装置，包括：第三确定模块，用于确定移动终端的第一天线发射的第一信号的强度；第四确定模块，用于确定所述移动终端的与所述第一天线的覆盖范围有重叠的第二天线发射的第二信号的强度；第五确定模块，用于通过所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度。
优选地，所述第五确定模块按照以下公式确定所述相对角度 其中，RSSIA为接收到来自所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
本发明的移动终端具有两个天线，两个天线按照一个预定的角度进行设置，该预定角度能够使两个天线的覆盖范围有重叠，两个天线分别用于向锚节点发送天线信号以确定所述移动终端的位置。通过运用本发明，解决了相关技术中WLAN定位过程中，无法实现实时定位，或者定位过程复杂、环境受限的问题，进而可以通过具有两根天线的移动终端灵活的实时定位，不受环境限制，定位精度更准确。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的移动终端的结构示意图一；
图2是根据本发明实施例的移动终端的结构示意图二；
图3是根据本发明实施例的定位方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的确定移动终端和锚节点之间角度的方法的流程图；
图5是根据本发明实施例的定位装置的结构框图；
图6是根据本发明实施例的定位装置第一确定模块的结构框图；
图7是根据本发明实施例的定位装置确定单元的结构框图；
图8是根据本发明实施例的确定移动终端和锚节点之间角度的装置的结构框图；
图9是根据本发明优选实施例的双天线无线终端角度估计示意图；
图10是根据本发明优选实施例的等信号线与锚节点不在同一象限示意图；
图11是根据本发明优选实施例的被测节点4次旋转对应的定向天线示意图；
图12是根据本发明优选实施例的三角定位原理示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
基于相关技术中WLAN定位过程中，无法实现实时定位，或者定位过程复杂、环境受限的问题，本发明实施例提供了一种移动终端，该移动终端的结构示意如图1所示，包括：
第一天线1，用于向锚节点发射第一信号，其中，第一信号用于锚节点检测第一天线1的信号强度；
第二天线2，与第一天线1按照一个预定角度进行设置，用于向锚节点发射第二信号，其中，第二信号用于锚节点检测第二天线2的信号强度，预定角度使第一天线1与第二天线2的覆盖范围有重叠，第一天线1的信号强度和第二天线2的信号强度用于确定移动终端的位置。
本实施例的移动终端具有两个天线，两个天线按照一个预定的角度进行设置，该预定角度能够使两个天线的覆盖范围有重叠，两个天线分别用于向锚节点发送天线信号以确定移动终端的位置。通过运用本实施例的移动终端进行定位，解决了相关技术中WLAN定位过程中，无法实现实时定位，或者定位过程复杂、环境受限的问题，进而可以通过具有两根天线的移动终端灵活的实时定位，不受环境限制，定位精度更准确。
图2示出了本实施例的优选结构框图，该移动终端还包括：射频开关3，与第一天线1和第二天线2连接，用于控制第一天线1和第二天线2不同时处于打开或关闭状态。
本发明实施例还提供了一种定位方法，该方法可以应用在上述的移动终端中，该方法的流程如图3所示，包括步骤S302至步骤S304：
步骤S302，根据多个锚节点接收的移动终端的第一天线发射第一信号的强度和移动终端的第二天线发射第二信号的强度确定移动终端与多个锚节点之间的多个相对角度，其中，第二天线与第一天线按照一个预定角度进行设置，预定角度使第一天线与第二天线的覆盖范围有重叠；
步骤S304，根据多个锚节点之间的多个相对角度确定移动终端的位置。
上述方法简化了WLAN定位方法，将现有终端稍微改造并增加一个定向天线即可完成定位。本方法运算量很小，对于现有系统改造也很小，相比目前WLAN定位算法简单并精确度非常高。
在实施过程中，当锚节点的个数为两个时，可以根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度；再根据两个锚节点之间的多个相对角度确定移动终端的位置。
如果是第一天线和第二天线覆盖区域等分线（即等信号方向线）与锚节点在一个象限中，则可以根据被测移动终端和多个锚节点的相对角度就可以计算出被测移动终端的具体位置。如果等信号方向线与锚节点不在同一象限中，则可以通过旋转第一天线和第二天线组成的天线组90度来得到相对角度。
当确定两个锚节点之间的多个相对角度时，可以通过以下方式确定：根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定移动终端与两个锚节点之间的第一组相对角度，再旋转移动终端，每次旋转90度，共旋转三次，根据每次旋转90度之后的天线组的信号强度分别确定第二组相对角度、第三组相对角度和第四组相对角度。其中，相对角度包括：移动终端与第一锚节点的第一相对角度，和移动终端与第二锚节点的第二相对角度。
确定每一组相对角度的过程相似，下面以第一组相对角度为例，进行说明。在确定第一组相对角度的过程中，可以根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定第一锚节点与移动终端的第一组第一相对角度；根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定第二锚节点与移动终端的第一组第二相对角度。
根据两个锚节点之间的多个相对角度确定移动终端的位置可以包括如果过程：分别选取两个锚节点接收到第一信号或第二信号的强度最强的两个相对角度；根据两个相对角度确定移动终端的位置。
在实施过程中，相对角度和接收到来自第一天线的第一信号的强度与第二天线的第二信号的强度之比呈线性关系。其中，相对角度的计算公式如下：其中，RSSIA为接收到来自第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自第二天线的第二信号的强度，k为自然数，可以根据工程计算确定k的值。
本实施例还提供了一种确定移动终端和锚节点之间角度的方法，该方法可以应用在上述定位方法中，其流程如图4所示，包括步骤S402至步骤S406：
步骤S402，确定移动终端的第一天线发射的第一信号的强度；
步骤S404，确定移动终端的第二天线发射的第二信号的强度，其中，第二天线与第一天线按照一个预定角度进行设置，该预定角度使第一天线与第二天线的覆盖范围有重叠；
步骤S406，通过第一信号的强度与第二信号的强度之比的线性关系确定移动终端和锚节点之间的相对角度。
在上述确定移动终端和锚节点之间角度的方法中，其第一信号的强度与第二信号的强度之比呈一定的线性关系，其实现公式可以与上述定位方法中相对角度的计算公式相同。
本发明实施例还提供了一种定位装置，该装置的结构框图如图5所示，包括：第一确定模块10，用于根据多个锚节点接收的移动终端的第一天线发射第一信号的强度和移动终端的与所述第一天线的覆盖范围有重叠的第二天线发射第二信号的强度确定移动终端与多个锚节点之间的多个相对角度；第二确定模块20，与第一确定模块10耦合，用于根据多个锚节点之间的多个相对角度确定移动终端的位置。
在一个优选实施例中，第一确定模块10，还用于根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度；第二确定模块20，还用于根据两个锚节点之间的多个相对角度确定移动终端的位置。
图6示出了第一确定模块10的结构框图，其包括：确定单元102，用于根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定移动终端与两个锚节点之间的第一组相对角度，其中，相对角度包括：移动终端与第一锚节点的第一相对角度，和移动终端与第二锚节点的第二相对角度；确定单元102，还用于根据移动终端每次旋转之后的天线组的信号强度分别确定第二组相对角度、第三组相对角度和第四组相对角度，其中，可以分三次旋转所述移动终端，每次旋转90度。当然，旋转90度是一种较为优选的实现方式，在旋转时，也可以根据需要进行其他角度的旋转。
图7示出了确定单元102的结构示意图，其包括：第一确定子单元1022，用于根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定第一锚节点与移动终端的第一组第一相对角度；第二确定子单元1024，与第一确定子单元1022耦合，用于根据第一天线发射第一信号的强度和第二天线发射第二信号的强度确定第二锚节点与移动终端的第一组第二相对角度。
本实施例还提供了一种确定移动终端和锚节点之间角度的装置，该装置可以独立设置，在确定移动终端和锚节点之间角度之后执行其他功能，作为基础装置，也可以应用在上述定位装置的内部，用于确定相对角度，其实现的功能与确定单元102实现的功能类似，该装置可以如图8所示，包括：
第三确定模块30，用于确定移动终端的第一天线发射的第一信号的强度；第四确定模块40，用于确定移动终端的与第一天线的覆盖范围有重叠的第二天线发射的第二信号的强度；第五确定模块50，与第三确定模块30和第四确定模块40耦合，用于通过第一信号的强度与第二信号的强度之比的线性关系确定移动终端和锚节点之间的相对角度。当然，图8示出的仅为一种实施例，设计时可以根据需要将不同模块之间进行耦合，例如，将第三确定模块30和第四确定模块40也进行耦合。
优选实施例
本发明通过调整WIFI终端天线为双定向天线，定位系统的AP热点将RSSI技术和AOA技术相结合，解决目前近距离定位设计中依据RSSI定位精度低、稳定性差的问题，同时系统设计复杂度并没有较大提高。下面描述本优选实施例的设计方案。
本实施例的含双定向天线的WIFI被测节点（即移动终端）由以下几部分组成：双定向天线、二选一射频开关、安装连接用配件、多个WIFI锚节点全向天线、连接多个锚节点的系统控制端，还需要做角度运算处理的处理器。其中，双定向天线是由两个定向天线组成，安装时具有一定的偏移角，如图9所示；二选一射频开关是用于选择来自WIFI设备的信号通过双定向天线中的哪一个天线发送。
图9中锚节点（即AP热点）作为接收节点，用于接收来自移动终端的发射节点的信号，锚节点为一个全向天线，被测节点（即WIFI移动终端）包括两个定向天线，并有部分重叠的两个方向，如图1所示，其中的等信号线是指两个方向图交叉点所代表的方向线。
AP热点接收到的来自两个定向天线的信号强度，分别定为RSSIA和RSSIB。被测节点与锚节点相对角度为：其中为被测节点与锚节点之间的相对角度，RSSIA和RSSIB为接收到得来自两个定向天线的信号强度，k表示一个常数，可以根据工程计算可得，被测节点与锚节点相对角度与锚节点接收到的两个定向天线信号强度RSSIA和RSSIB之比成一定的线性关系。我们可以利用这个关系来测出被测节点和锚节点的相对角度，根据被测节点和多个锚节点的相对角度就可计算出被测节点的具体位置。
当双天线的等信号方向线与锚节点在同一象限中，上述角度估计方法有效，但是当双天线的等信号方向线与锚节点不在同一象限中（如图10所示），则角度估计方法失效，因此在本实施例设计中，在定位角度的时候避免等信号方向线和锚节点出现不在同一象限的情况。
如图11所示，我们可以将带有双天线终端按照图中分时按照1、2、3、4个方向摆放，每个方向相差90度，即终端可以每次旋转90度达到图示的情况，记录每个位置时刻锚节点对应接收到的信号强度值（4*2共8个值），并且计算出每一次得到的相对角度，这样会得到4个相对角度。在最后计算完毕之后选取信号强度最大值时对应的相对角度，即对应着等信号方向和被测节点在一个象限，取此时的值为正确的相对角度值。
在获取了多个锚节点与被测节点的相对角度关系之后，根据三角几何原理确定被测节点的位置，其原理如图12所示。
本实施例的内容为包含双定向天线的发射节点设计。由图12可以看出，至少两个锚节点才能定位一个被测节点，而被测节点很有可能不符合和锚节点的测距条件，所以需要被测节点在初始定位一个锚节点后，再自动的旋转90度4次，保证被测节点和锚节点能够正确的被计算出来相对角度值。
下面对被测节点进行定位的过程进行说明，其过程如下：
打开WIFI锚节点，锚节点同时工作，被测节点放在有锚节点信号的地方。被测节点此时通过射频开关选择一定向天线通路发射，锚节点1检测接收信号强度11A，锚节点2检测到接收信号强度21A，待确认测完接收强度之后被测节点通过射频开关打开另外一定向天线通路发射，锚节点1检测到接收信号强度11B，锚节点2接收信号强度21B，锚节点1和2将测得数据发给系统侧，系统侧根据信号强度计算出来锚节点1与被测节点的相对角度α1，锚节点2与被测节点的相对角度β1。
被测节点旋转90度后，又测得信号强度锚节点1的信号强度12A，锚节点2的信号强度22A，更换定线天线通路，测得锚节点1的信号强度12B，锚节点2的信号强度22B，最后得到相对角度α2，β2。
被测节点再旋转90度两次，最后得到α3、β3、α4、β4，即获得4组相对角度信息。确认锚节点1和被测节点的相对位置，假设锚节点所测得信号强度12A是最大信号强度，则对应得到的相对角度α2便作为锚节点1和被测节点的相对角度。同理可以获得锚节点2和被测节点的真正相对角度。根据这两个相对角度及锚节点自身确定的位置信息即可确立被测节点的具体位置信息。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
本发明简化WIFI定位方法，将现有终端稍微改造并增加一个定向天线即可完成定位。本方法运算量很小，对于现有系统改造也很小，相比目前WIFI定位算法简单并精确度非常高。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种移动终端，其特征在于，包括：
第一天线，用于向锚节点发射第一信号，其中，所述第一信号用于所述锚节点检测所述第一天线的信号强度；
第二天线，与所述第一天线按照一个预定角度进行设置，用于向所述锚节点发射第二信号，其中，所述第二信号用于所述锚节点检测所述第二天线的信号强度，所述预定角度使所述第一天线与所述第二天线的覆盖范围有重叠，所述第一天线的信号强度和所述第二天线的信号强度用于确定所述移动终端的位置；
其中，所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系用于确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度；所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系用于确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度的计算公式如下：其中，RSSIA为所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
2.根据权利要求1所述的移动终端，其特征在于，还包括：
射频开关，与所述第一天线和所述第二天线连接，用于控制所述第一天线和所述第二天线不同时处于打开或关闭状态。
3.一种确定移动终端和锚节点之间角度的方法，其特征在于，包括：
确定移动终端的第一天线发射的第一信号的强度；
确定所述移动终端的第二天线发射的第二信号的强度，其中，所述第二天线与所述第一天线按照一个预定角度进行设置，所述预定角度使所述第一天线与所述第二天线的覆盖范围有重叠；
通过所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度；
其中，通过所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度的计算公式如下：其中，RSSIA为接收到来自所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
4.一种定位方法，其特征在于，包括：
根据多个锚节点接收的移动终端的第一天线发射第一信号的强度和所述移动终端的第二天线发射第二信号的强度确定所述移动终端与所述多个锚节点之间的多个相对角度，其中，所述第二天线与所述第一天线按照一个预定角度进行设置，所述预定角度使所述第一天线与所述第二天线的覆盖范围有重叠；
根据所述多个锚节点之间的多个相对角度确定所述移动终端的位置；
其中，所述相对角度和接收到来自所述第一天线的第一信号的强度与所述第二天线的第二信号的强度之比呈线性关系；所述相对角度的计算公式如下：其中，RSSIA为接收到来自所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述锚节点的个数为两个时，所述方法包括：
根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度；
根据所述两个锚节点之间的所述多个相对角度确定所述移动终端的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度包括：
根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与所述两个锚节点之间的第一组相对角度，其中，所述相对角度包括：所述移动终端与第一锚节点的第一相对角度，和所述移动终端与第二锚节点的第二相对角度；
根据所述移动终端每次旋转之后的所述第一天线和所述第二天线组成的天线组的信号强度分别确定第二组相对角度、第三组相对角度和第四组相对角度，其中，分三次旋转所述移动终端，每次旋转90度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与所述两个锚节点之间的第一组相对角度包括：
根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第一锚节点与所述移动终端的第一组第一相对角度；
根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第二锚节点与所述移动终端的第一组第二相对角度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第二锚节点与所述移动终端的第一组第二相对角度之后，还包括：
根据所述第一相对角度和所述第二相对角度确定所述移动终端的位置。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述两个锚节点之间的所述多个相对角度确定所述移动终端的位置包括：
分别选取所述两个锚节点接收到所述第一信号或所述第二信号的强度最强的两个相对角度；
根据所述两个相对角度确定所述移动终端的位置。
10.一种定位装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据多个锚节点接收的移动终端的第一天线发射第一信号的强度和所述移动终端的与所述第一天线的覆盖范围有重叠的第二天线发射的第二信号的强度确定所述移动终端与所述多个锚节点之间的多个相对角度；
第二确定模块，用于根据所述多个锚节点之间的多个相对角度确定所述移动终端的位置；
其中，所述相对角度和接收到来自所述第一天线的第一信号的强度与所述第二天线的第二信号的强度之比呈线性关系；所述相对角度的计算公式如下：其中，RSSIA为接收到来自所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述第一确定模块，还用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与两个锚节点之间的多个相对角度；
所述第二确定模块，还用于根据所述两个锚节点之间的所述多个相对角度确定所述移动终端的位置。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：
确定单元，用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述移动终端与所述两个锚节点之间的第一组相对角度，其中，所述相对角度包括：所述移动终端与第一锚节点的第一相对角度，和所述移动终端与第二锚节点的第二相对角度；
所述确定单元，还用于根据所述移动终端每次旋转之后的所述第一天线和所述第二天线组成的天线组的信号强度分别确定第二组相对角度、第三组相对角度和第四组相对角度，其中，分三次旋转所述移动终端，每次旋转90度。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：
第一确定子单元，用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第一锚节点与所述移动终端的第一组第一相对角度；
第二确定子单元，用于根据所述第一天线发射所述第一信号的强度和所述第二天线发射所述第二信号的强度确定所述第二锚节点与所述移动终端的第一组第二相对角度。
14.一种确定移动终端和锚节点之间角度的装置，其特征在于，包括：
第三确定模块，用于确定移动终端的第一天线发射的第一信号的强度；
第四确定模块，用于确定所述移动终端的与所述第一天线的覆盖范围有重叠的第二天线发射的第二信号的强度；
第五确定模块，用于通过所述第一信号的强度与所述第二信号的强度之比的线性关系确定所述移动终端和锚节点之间的相对角度；
其中，所述第五确定模块按照以下公式确定所述相对角度
其中，RSSIA为接收到来自所述第一天线的第一信号的强度，RSSIB为接收到来自所述第二天线的第二信号的强度，k为自然数。
CN201310081803.XA 2013-03-14 2013-03-14 移动终端、定位方法及装置 Active CN104053229B (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310081803.XA CN104053229B (zh) 2013-03-14 2013-03-14 移动终端、定位方法及装置
PCT/CN2013/079729 WO2013174314A2 (zh) 2013-03-14 2013-07-19 移动终端、定位方法及装置
US14/774,876 US9560623B2 (en) 2013-03-14 2013-07-19 Mobile terminal, and locating method and device
EP13794572.1A EP2975892B1 (en) 2013-03-14 2013-07-19 Mobile terminal, and locating method and device
ES13794572T ES2841736T3 (es) 2013-03-14 2013-07-19 Terminal móvil y método y dispositivo de localización
PT137945721T PT2975892T (pt) 2013-03-14 2013-07-19 Terminal móvel e método e dispositivo de localização

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310081803.XA CN104053229B (zh) 2013-03-14 2013-03-14 移动终端、定位方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104053229A CN104053229A (zh) 2014-09-17
CN104053229B true CN104053229B (zh) 2018-09-28

Family

ID=49624410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310081803.XA Active CN104053229B (zh) 2013-03-14 2013-03-14 移动终端、定位方法及装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9560623B2 (zh)
EP (1) EP2975892B1 (zh)
CN (1) CN104053229B (zh)
ES (1) ES2841736T3 (zh)
PT (1) PT2975892T (zh)
WO (1) WO2013174314A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110703191A (zh) * 2019-11-01 2020-01-17 深圳市度彼电子有限公司 定位方法、系统、装置、定位设备及存储介质

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104010361B (zh) * 2013-02-22 2018-04-10 中兴通讯股份有限公司 定位系统和方法
CN104092505B (zh) * 2014-07-30 2016-02-17 厦门大学 一种检测和识别考场内开机手机的方法
CN105589065A (zh) * 2016-03-16 2016-05-18 北京金山安全软件有限公司 一种获取目标物位置信息的方法、装置及电子设备
CN106101980A (zh) * 2016-05-25 2016-11-09 龙发明 蓝牙系统、设备以及蓝牙信号的方向识别方法
CN107528606B (zh) * 2016-06-21 2020-10-16 中兴通讯股份有限公司 一种天线切换方法以及装置、移动终端
CN105954721B (zh) * 2016-06-24 2018-04-27 上海智臻智能网络科技股份有限公司 室内定位方法、装置、设备及系统
CN107690153B (zh) * 2016-08-04 2021-01-29 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 无线通信连接系统及无线通信连接方法
CN106535099A (zh) * 2016-11-28 2017-03-22 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种WiFi信号源的定位方法
CN107315164B (zh) * 2017-06-01 2020-12-08 大连海事大学 一种单ais参考点的船舶自主定位方法
CN108732560A (zh) * 2018-05-21 2018-11-02 奕通信息科技（上海）股份有限公司 基于信号发射角度的WiFi定位方法和应用该方法的万向云台
US10495737B1 (en) 2019-02-07 2019-12-03 Clairvoyant Networks, LLC Methods, systems, and computer readable media for time-slotted ultra-wide-band object tracking
US10567035B1 (en) 2019-03-06 2020-02-18 Clairvoyant Networks, LLC Methods, systems, and computer readable media for distribution of time synchronization information to ultra-wide-band devices
US11012776B2 (en) * 2019-04-09 2021-05-18 International Business Machines Corporation Volume adjustment model development
US10484833B1 (en) 2019-04-12 2019-11-19 Clairvoyant Networks, LLC Methods, systems and computer readable media for providing and using ultra wideband local area networks (LANs)
CN110380797A (zh) * 2019-07-24 2019-10-25 上海库康科技有限公司 一种全向射频定位系统
FR3105671A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-25 Orange Procédé d’allocation de fréquences d’émission de signaux radio entre une ou plusieurs entités de communication, permettant une réduction des interférences entre ces entités de communication utilisant le même canal en fréquence
CN112399557B (zh) * 2020-11-16 2023-09-08 Oppo广东移动通信有限公司 基于uwb的定位电路、电子设备及定位方法
CN115097377A (zh) * 2022-06-16 2022-09-23 Oppo广东移动通信有限公司 角度测量方法及相关装置
CN115473844B (zh) * 2022-09-14 2023-10-13 河南捷茂电子科技有限公司 一种通信网络连接用路由器组件
CN115696570B (zh) * 2022-11-04 2023-05-05 北京智信天一科技有限公司 一种信号分析定位仪的应用方法及系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2047038B (en) 1979-03-06 1983-03-09 Marconi Co Ltd Vehicle position fixing
WO2004025947A2 (en) * 2002-09-13 2004-03-25 Irobot Corporation A navigational control system for a robotic device
US7313403B2 (en) * 2003-08-06 2007-12-25 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Location positioning in wireless networks
CN1306850C (zh) * 2005-06-10 2007-03-21 重庆邮电学院 基于手持中继的移动终端跟踪定位系统及定位方法
US7603129B2 (en) * 2005-10-05 2009-10-13 Honeywell International Inc. Localization identification system for wireless devices
US7667646B2 (en) 2006-02-21 2010-02-23 Nokia Corporation System and methods for direction finding using a handheld device
US8519889B2 (en) * 2009-07-21 2013-08-27 Research In Motion Limited Method and apparatus for estimating location of a wireless station using multi-beam transmission
CN102102470B (zh) * 2009-12-18 2013-11-06 株式会社东海理化电机制作所 通信终端位置判断装置
CN101848045B (zh) * 2010-06-13 2013-04-03 华中科技大学 一种测量双极化智能天线业务波束的基准方向的方法
JP2012078172A (ja) 2010-09-30 2012-04-19 Panasonic Corp 無線通信装置
WO2012066563A2 (en) * 2010-11-16 2012-05-24 Muthukumar Prasad Smart radiation protection system for mobile device to reduce sar with actively tunable electromagnetic shielding screen works by sensing device proximity environment with property, position, orientation, signal quality and operating modes
CN102685883B (zh) * 2011-03-18 2015-04-15 中国科学院深圳先进技术研究院 传感器网络节点定位方法
US9270346B2 (en) * 2011-12-02 2016-02-23 Apple Inc. Methods for operating wireless electronic devices in coordinated multipoint transmission networks
EP2605032B1 (en) * 2011-12-15 2018-03-21 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Localization method and system using non-regenerative UWB relays

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110703191A (zh) * 2019-11-01 2020-01-17 深圳市度彼电子有限公司 定位方法、系统、装置、定位设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013174314A3 (zh) 2014-02-20
EP2975892A2 (en) 2016-01-20
CN104053229A (zh) 2014-09-17
ES2841736T3 (es) 2021-07-09
PT2975892T (pt) 2021-01-08
US20160044626A1 (en) 2016-02-11
EP2975892B1 (en) 2020-12-02
EP2975892A4 (en) 2016-03-30
US9560623B2 (en) 2017-01-31
WO2013174314A2 (zh) 2013-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104053229B (zh) 移动终端、定位方法及装置
CN104010361B (zh) 定位系统和方法
US8433337B2 (en) RSS-based DOA indoor location estimation system and method
Menta et al. On the performance of AoA–based localization in 5G ultra–dense networks
JP5558241B2 (ja) マルチビームを用いて無線局の位置を推定する方法及び装置
CN1864344B (zh) 无线网络中的定位系统和方法
Zirari et al. WiFi GPS based combined positioning algorithm
US9907045B2 (en) Method and system for determining a location of wireless device
CN105025571A (zh) 一种基于多天线的无线定位侦听装置及室内定位系统
CN102045837A (zh) 移动节点定位方法及装置
CN106872939B (zh) 一种定位系统及定位方法
CN110740505A (zh) 基于蓝牙aoa通信的定位电路、定位系统及定位方法
KR101597437B1 (ko) 무선신호의 상대적 수신세기 비율정보를 이용한 실내측위시스템 및 방법
EP2404189A1 (en) Method and mobile radio terminal device to determine position within mobile radio networks by means of direction finding
Hartmann et al. Antenna pattern optimization for a rssi-based direction of arrival localization system
CN108012230A (zh) 一种基于旋转机构的室内定位装置及方法
CN115336428B (zh) 一种箭弹载中继终端相控阵天线波束指向测试方法
CN109387808A (zh) 一种定位待测点的方法及装置
Sun et al. A high accuracy mono-station UWB positioning system
WO2018032107A1 (en) Apparatus, system and method of tracking a radio beacon
Long et al. Optimum reference node deployment for indoor localization based on the average Mean Square Error minimization
Weber et al. Wireless indoor positioning: Localization improvements with a leaky coaxial cable prototype
KR101994964B1 (ko) 와이파이 기반 실내 측위를 위한 빔포밍 안테나
CN107404757A (zh) 一种用户设备ue的定位方法和系统
Mohapatra et al. Different approaches of angle of arrival techniques in wireless sensor networks

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180716

Address after: 210012 No. 68, Bauhinia Road, Ningnan street, Yuhuatai District, Nanjing, Jiangsu

Applicant after: Nanjing Zhongxing Software Co., Ltd.

Address before: No. 55, Nanshan District science and technology road, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong

Applicant before: ZTE Corporation

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190916

Address after: 518057 Nanshan District science and technology, Guangdong Province, South Road, No. 55, No.

Patentee after: ZTE Corporation

Address before: 210012 Nanjing, Yuhuatai District, South Street, Bauhinia Road, No. 68

Patentee before: Nanjing Zhongxing Software Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right