CN104954978A - 无线网络测距方法及装置 - Google Patents

Abstract

无线网络测距方法与装置，无线路由器与附属测距设备分别包括距离与信号强度关系模型以及距离管理模块，根据接收到的移动设备的信号强度，根据距离与信号强度关系模型，确定移动设备与无线路由器的距离范围以及移动设备与附属测距设备的距离范围。

Description

无线网络测距方法及装置

技术领域

本发明涉及无线网络通讯技术，更具体而言，本发明涉及与无线网络设备有关的测距方法及装置。

背景技术

无线局域网越来越多地应用于家庭、办公室、公共场所，其中最常用的无线通讯技术是基于IEEE802.11标准的WiFi技术。

WiFi是一种短距离无线通信技术，通信距离通常为100米以内。WiFi网络包括无线接入点(AP，Access Point)和无线网卡。通过无线AP，WiFi可与互联网通信，也可以与支持WiFi应用的设备，例如，手机、笔记本电脑、平板电脑等各种移动设备，进行通信。由此，用户可利用支持WiFi应用的设备通过无线AP接入互联网。通常的应用环境下，无线路由器通过以太网接口接入互联通网，移动设备以无线的方式与无线路由器进行通讯连接，从而接入互联网。

由于更多的设备以这种方式接入互联网，产生了对基于接入WiFi的设备的各种应用的需求，如位置服务。由于设备与互联网是以无线方式连接，设备具有移动性，这些应用需求涉及到移动设备的相对位置和距离，尤其是移动设备与WiFi热点或路由器的距离。

中国专利申请公开文件10358182A公开了一种测距方法，在这种方法中，移动终端根据接收到的来自于热点的信号强度的衰减程度来得到它与热点之间的距离。该方案针对移动设备取得它自身与热点之间的距离而实现某些应用，如报警。它存在一定的局限，例如，它需要对移动设备进行相应的专门改动，如硬件的修改和软件的配置，设备差异和环境的差异导致距离信息的不确定性，以及，距离信息的应用存在限制等。

需要新的技术方案来确定移动设备与无线路由器之间的距离，从而实现基于无线网络连接的更广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在地，提供一种方法和设备，获得移动设备与无线路由器之间的可用距离信息。

根据本发明的方案，无线路由器包括处理器、控制模块、存储模块、射频模块、接口模块、以及距离管理模块；无线路由器通过无线网络与移动设备建立数据连接；存储模块存储有距离与信号强度关系模型；距离管理模块根据无线路由器所接收到的来自移动设备的信号强度，根据距离与信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离的范围。

根据本发明的第二个方面，提供一种附属测距设备，包括处理器、控制模块、存储模块、射频模块、以及距离管理模块；附属测距设备通过无线网络与移动设备建立数据连接，并与无线路由器建立数据连接；存储模块存储有距离与信号强度关系模型；距离管理模块根据附属测距设备所接收到的来自移动设备的信号强度，根据距离与信号强度关系模型确定移动设备与附属测距设备的距离的范围；附属测距设备从属于无线路由器而取得或更新距离与信号强度关系模型，并取得或更新无线路由器与移动设备的鉴授权信息。

根据本发明的第三方面，提供一种测距方法，该方法包括步骤：无线路由器接收移动设备的射频信号；无线路由器根据接收到的信号强度，依据距离与信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离范围。

根据本发明的第四方面，提供一种测距方法，该方法包括步骤：附属测距设备接收来自无线路由器的鉴授权信息，所述鉴授权信息是关于无线路由器与移动设备建立了通讯连接的鉴授权信息；附属测距设备接收来自移动设备的射频信号，无线路由器来自接收移动设备的射频信号；附属测距设备根据接收到的信号强度，依据存储于附属测距设备之中的距离与信号强度关系模型确定移动设备与附属测距设备的距离范围；无线路由器根据接收到来自移动设备的信号强度，依据存储于无线路由器中的距离与信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离范围；附属测距设备将其所取得的距离范围信息发送给无线路由器。

附图说明

图1本发明的无线路由器的架构，以及它与移动设备、服务器进行通讯的示意图；

图2本发明无线路由器、附属测距设备的架构，以及它们与移动设备、服务器进行通讯的示意图；

图3本发明的一个测距方法的流程示意图；

图4本发明的另一个测距方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式加以描述。

在以下对实施例的描述中，以WiFi作为示例，对本发明的方法和装置加以描述。事实上，WiFi只是无线网络技术的一种，类似的技术还有如WAPI、ZigBee、WiMax、WiMedia、蓝牙，还包括3G、4G、或LTE无线技术，这些无线接入技术都可以实现测距，本发明的技术方案都可以在通过这些接入技术来实施。

如图1所示，根据本发明的无线路由器10包括处理器11、控制模块12、存储模块13、距离管理模块14、射频模块15、接口模块16。通过WiFi，无线路由器10与手机21、电脑22、以及更多的移动设备20进行通讯。无线路由器10与移动设备20之间的无线信号强度由dBm表示，其数值为负值，在通常的应用环境下，-100dBm或者更小值表示较弱的信号，正常工作的信号强度的负几十dBm的水平。手机、电脑等移动设备离无线路由器的距离越远，无线路由器10收到的移动设备20的信号强度越低，同样，移动设备20接收到的来自无线路由器10的信号强度也越低。

无线路由器10中预先存储有距离与信号强度关系模型。距离与信号强度关系模型描述移动设备与路由器之间的距离与路由器接收到的来自移动设备的信号的强度之间的关系。无线路由器接收来自移动设备的信号，计算信号的强度，信号强度的计算与取得是现有技术的内容。距离管理模块14根据存储模块中的距离与信号强度关系模型，判断无线设备处于一个特定的距离范围之内或之外。例如，当信号强度大于-50dBm时，移动设备处于距离无线路由器第一距离5cm之内的位置，当信号强度小于-70dBm时，移动设备处于距离无线路由器第二距离10m之外的位置。

由于移动设备类型的不同、工作环境的不同，信号强度与距离之间的对应关系不存在准确的对应关系。距离与信号强度关系模型的取得可以基于经验法则来设定，例如，以手机21作为移动设备为例，拟合10个以上经典实验室环境中的50个以上流行手机终端的具体距离数值，来确定上述的信号强度阈值-50dbm，手机终端位于5cm距离内的概率通过多次采样获得，来保证判断概率大于99.9999。这样取得的距离与信号强度关系模型被预先设定在无线路由器10之中，距离管理模块14调用该模型来确定手机是否处于第一距离5cm范围之内。

距离与信号强度关系模型的确定考虑到了手机的特征。此外，它所依据的参数可以不限于信号强度，还可以考虑传输速率与丢包率，这些参数都是现有技术中的无线路由器能够取得的数据。

把手机的信号强度按照一定间隔的进行等分，如每1dbm为间隔，分别进行采样，记录手机与无线路由器连接的上下行速率和丢包重传率。例如，信号强度为-69dBm时，连接速率为54Mbps，丢包率为20％。当信号强度为-71dBm时，传输速率为10Mbps，且丢包率为20％。通过多次搜集和记录这些数值，建立距离与信号强度关系模型，模型中可以包括信号强度的阈值如-70dBm、传输速率的阈值如10Mbps、丢包率的阈值20％，此三者综合地对应一个距离阈值如10米。无线10的距离管理模块14依据这样的模型确定手机是处于第二距离10米范围之内或之外。

距离与信号强度关系模型可以是动态调整的。无线路由器10通过网络与服务器30相连。无线路由器10从服务器30取得距离与信号强度关系模型，并存储于存储模块13之中，从而使得距离管理模块14能够根据移动设备与无线路由器的具体应用场景来确定移动设备与无线路由器的距离范围。如此，距离与信号强度关系模型能够更准确考虑和反映移动设备20的特征，移动设备20与无线路由器10的具体应用环境，从而使得测距的结果有更好的可用性。

距离管理模块14可以通过软件程序而实现于无线路由器10之中，也可以通过应用程序的形式，即通常所称的APP，而实现于移动设备之中。例如，手机21中安装了这样的APP，也可以预先存储或从路由器10取得距离与信号强度关系模型，这种情形下的距离与信号强度关系模型包括了由手机接收到的来自无线路由器的信号强度与距离或距离范围的对应关系。

本领域技术人员可以理解，距离与信号强度关系模型通常是以数据库的形式存在，其中的信号强度信息可以包括信号强度的数值，也包括信号的属性，即来自哪一方并由哪一方接收的信号。不同属性、不同数值的多种信号强度对应于各自的距离或距离范围，这些多项对应关系在所述模型中是容易实现的。下文的实施例所涉及的距离与信号强度关系模型也根据具体的场景而具有类似的性质，不做赘述。

手机21根据它所接收到的来自无线路由器10的信号强度来确定无线路由器10与其之间距离的范围。这样的APP通过手机21将作为测距结果的距离信息发送给无线路由器10。

在本发明的另一个实施方式中，提供了一种三方测距方案，即，无线路由器、移动设备、附属测距设备三方之间的测距方案。

如图2所示，附属测距设备50包括处理器51、控制模块52、存储模块53、距离管理模块54、射频模块55。附属测距设备50类似于一个简化的无线路由器，它通过WiFi与无线路由器10通讯，它接收移动设备的WiFi信号，距离管理模块54根据接收到的移动设备的信号强度，判断移动设备与附属测距设备50的距离的范围，并将判断结果作为距离信息发送给无线路由器10。

附属设备50与无线路由器10的差异是，附属设备不作为WiFi接入网的热点，它不与移动设备之间进行数据传输。附属测距设备50像无线路由器的影子，它接收来自于无线路由器10的鉴授权信息，从而确定与无线路由器10建立了通讯连接的移动设备60，并接收来自于移动设备60的信号，距离管理模块54根据移动设备60的信号强度，判断移动设备60与附属测距设备50之间距离范围。

附属测距设备50与无线路由器10进行通讯，它从属于无线路由器10，从无线路由器10取得距离与信号强度关系模型，或者更新距离与信号强度关系模型，二者中的模型同步进行更新或调整。附属测距设备50所进行的测距操作与无线路由器10所进行的测距操作可以不完全相同。例如，附属测距设备50可以不考虑传输速率或丢包率而对距离范围进行判断。

由于附属测距设备具有不同于手机的设备特性，附属测距设备50与无线路由器10之间可以有特定的距离与信号强度关系模型，该模型信息分别存储于附属测距设备50和无线路由器10之中，如上文所述，关系模型中可以有多项的对应关系。

当附属测距设备与无线路由器进行通讯，双方之中的任何一方都可以判断另一方与自己的距离的范围。附属测距设备50取得手机与自己的距离信息，也取得无线路由器与自己的距离信息；类似地，无线路由器取得手机与自己的距离信息，也取得附属测距设备与自己的距离信息。这样，无线路由器与附属测距设备均可以对这些距离信息进行各种运算，从而取得手机的相对位置、以及相对位置的变化的各种有益的信息。

由于附属测距设备50不像无线路由器10那样与移动设备之间进行大量的数据传输，它的功率消耗相对较小，功能相对简单，它的硬件体积可以相当较小，便于固定地置于无线路由器与移动设备的应用环境中的某个位置，也可以附属于某个移动设备或移动物体，从而实现无线路由器、附属测距设备、移动设备三方之间的测距，从而提供更详细可用的距离信息。

可以理解，这种测距可以不止于三方，可以由不止一个附属测距设备同时与无线路由器协同工作，参与测距的移动设备也可以不止一个。

附属测距设备可以实现为单独的硬件，也可以被实现成软件的应用程序，即APP。该APP可以安装于手机或电脑等移动设备中，这时，移动设备在执行它自身的其它功能时，也可以同时作为一个单独的附属测距设备而工作。

在描述本发明的技术方案时，所述的“距离范围”例如可以是小于等于5cm，或者大于等于10m这样的距离。在距离与信号强度关系模型中，可以对距离进行细的划分，模型中可以包括不同的距离数据与信号强度等参数的多项对应关系。距离管理模块对一个移动设备的距离的判断结果可以不限于一个范围，或者说，不限于与一个距离阈值的小于或大于关系。当距离与信号强度模型提供了更细分的距离阈值，本发明的发案可以给出移动设备的比较精细的距离信息。

图3示出了根据本发明的方案的测距方法的步骤。在步骤310，无线路由器接收手机的WiFi信号；在步骤320，无线路由器根据接收到的信号强度，依据距离与信号强度关系模型确定手机与无线路由器的距离范围。

类似于上述的实施例，距离与信号强度关系模型可以是预设在无线路由器之中，也可以通过网络从服务器进行更新或者动态调整。在确定距离与信号强度关系模型时，可以考虑信号强度，也可以考虑传输速率、丢包率等参数，从而确定多个距离的阈值、信号强度的阈值、传输速率的阈值、丢包率的阈值，以及它们之间的多个对应关系。

根据本发明的另一个实施例的测距方法如图4所示，该方法包括，步骤401，附属测距设备接收来自无线路由器的鉴授权信息，这些鉴授权信息是关于无线路由器与哪个手机建立了通讯连接的鉴授权信息。步骤402，附属测距设备接收来自手机的WiFi信号，无线路由器接收手机的WiFi信号。步骤403，附属测距设备根据接收到的信号强度，根据存储于附属测距设备之中的距离与信号强度关系模型确定手机与附属测距设备的距离范围；无线路由器根据接收到的来自手机的信号强度，依据存储于无线路由器中的距离与信号强度关系模型确定手机与无线路由器的距离范围。步骤404，附属测距设备将其在步骤403所取得的距离范围信息发送给无线路由器。

类似于上述的实施例，附属测距设备可以是单独的硬件设备，也可以是安装于手机、电脑等移动设备之中的软件应用程序。

以上描述的本发明的方法的步骤的顺序并不对本发明的方案构成限制，在技术上可行的情况下，本领域技术人员可以理解，上述方案的步骤的实施，可以采取不同的顺序。描述本发明的所使用的术语“无线路由器”是为了描述和理解的便利，其当作为广义的含义来理解为基于无线电的数据接收转换和发送设备，“无线路由器”是一个最常用的名称，在许多商业的或技术的场景下，它也可以被称为“无线网关”或“智能网关”。

以上对本发明的方案做了示例性的描述，在不背离本发明的精神的情况下，可以对所描述的方案做出更种变化，例如，无线网络接入技术可以有多种类似技术，移动设备可以包括类似于手机和电脑的多种形式，所描述的无线路由器的有关方案也可以实现于无线网络中的基站和无线网络控制器等设备之中，也可以实现于家庭网关，家庭智能网关等基于wifi等无线协议的家庭用的数据收转发设备。

Claims (18)

1.一种无线路由器，包括处理器、控制模块、存储模块、射频模块、接口模块，所述无线路由器通过无线网络与移动设备建立数据连接，其特征在于，

所述无线路由器还包括距离管理模块；

其中，存储模块存储有距离与信号强度关系模型；所述距离管理模块根据无线路由器所接收到的来自移动设备的信号强度，根据距离与信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离范围。

2.如权利要求1所述的无线路由器，其特征在于，

所述距离与信号强度关系模型包括：信号强度与距离或距离的范围的对应关系；所述信号强度是无线路由器接收到的来自移动设备的信号强度、或者移动设备接收到的来自无线路由器的信号的强度，所述距离是移动设备与无线路由器的距离。

3.如权利要求1所述的无线路由器，其特征在于，

所述距离与信号强度关系模型包括：信号强度、数据传输速率、丢包率与距离或距离的范围的对应关系；所述信号强度是无线路由器接收到的来自移动设备的信号强度、或者移动设备接收到的来自无线路由器的信号的强度，所述数据传输速率是移动设备与无线路由器之间传输数据的速率，所述丢包率是移动设备与无线路由器之间传输数据的丢包率，所述距离是移动设备与无线路由器的距离。

4.如权利要求1所述的无线路由器，其特征在于，

所述无线路由器通过网络与服务器相连接，所述服务器向无线路由器发送距离与信号强度关系模型；

所述无线路由器中存储的距离与信号强度关系模型是预设在无线路由器之中的，或者由服务器更新或动态调整的。

5.如权利要求1-4中任一个所述的无线路由器，其特征在于，

所述移动设备中包括应用程序，所述应用程序是所述距离与信号强度关系模型以及距离管理模块的软件实现；

所述应用程序根据移动设备所接收到的来自无线路由器的信号强度，根据信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离范围；

所述应用程序通过所述移动设备将作为测距结果的距离信息发送给无线路由器。

6.如权利要求5所述的无线路由器，其特征在于，

所述无线路由器是WiFi路由器。

7.一种附属测距设备，包括处理器、控制模块、存储模块、射频模块、以及距离管理模块；

所述附属测距设备通过无线网络与移动设备建立数据连接，并与无线路由器建立数据连接；

所述存储模块存储有距离与信号强度关系模型；距离管理模块根据附属测距设备所接收到的来自移动设备的信号强度，根据距离与信号强度关系模型确定移动设备与附属测距设备的距离范围；

所述附属测距设备将所取得的距离范围信息发送给无线路由器；

其中，

所述附属测距设备从属于无线路由器而取得或更新距离与信号强度关系模型，并取得或更新无线路由器与移动设备的鉴授权信息。

8.如权利要求7所述的附属测距设备，其特征在于，

所述距离与信号强度关系模型包括：信号强度与距离或距离的范围的对应关系；

所述信号强度是无线路由器接收到的来自移动设备或附属测距设备的信号强度、或者移动设备接收到的来自无线路由器或附属测距设备的信号的强度、或者附属设备所接收到的来自无线路由器或附属测距设备的信号的强度，所述距离是移动设备与无线路由器的距离或者附属设备与无线路由器的距离。

9.如权利要求7所述的附属测距设备，其特征在于，

所述无线路由器通过网络与服务器相连接，所述服务器向无线路由器发送距离与信号强度关系模型；

所述距离与信号强度关系模型是预设在无线路由器之中的，或者由服务器更新或动态调整的；

附属测距设备中的距离与信号强度关系模型从属于无线路由器而同步更新或调整。

10.如权利要求9所述的附属测距设备，其特征在于，

附属测距设备根据所接收到的来自无线路由器的信号的强度，根据距离与信号强度关系模型确定附属测距设备与无线路由器的距离范围，并将作为测距结果的距离范围信息发送给无线路由器。

11.如权利要求7-9中任一个所述的附属测距设备，其特征在于，

所述移动设备中包括应用程序，所述应用程序是所述距离与信号强度关系模型以及距离管理模块的软件实现，所述应用程序通过所述移动设备将作为测距结果的距离信息发送给无线路由器或附属测距设备，所述距离信息包括移动设备与附属测距设备的距离信息，或者移动设备与无线路由器的距离信息。

12.如权利要求7-9中任一个所述的附属测距设备，其特征在于，

所述无线路由器是WiFi路由器。

13.提供一种测距方法，包括步骤：

无线路由器接收移动设备的射频信号；

无线路由器根据接收到的信号强度，依据距离与信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离范围；

其中，

距离与信号强度关系模型是信号强度与距离或距离范围的对应关系，所述信号强度是无线路由器收到的来自移动设备的信号的强度，所述距离范围是无线路由器与移动设备的距离的范围；

所述距离与信号强度关系模型是预设在无线路由器中的或者是通过网络由服务器更新或动态调整的。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，

所述无线路由器是WiFi路由器。

15.一种测距方法，包括步骤：

附属测距设备接收来自无线路由器的鉴授权信息；

附属测距设备接收来自移动设备的射频信号，无线路由器接收来自移动设备的射频信号；

附属测距设备根据接收到的信号强度，依据存储于附属测距设备中的距离与信号强度关系模型确定移动设备与附属测距设备的距离范围；无线路由器根据接收到来自移动设备的信号强度，依据存储于无线路由器中的距离与信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离范围；

附属测距设备将其所取得的距离范围信息发送给无线路由器；

其中，

所述鉴授权信息是关于无线路由器与移动设备建立了通讯连接的鉴授权信息；

附属测距设备中的距离与信号强度关系模型从属于无线路由器中的距离与信号强度关系模型进行同步和更新；

所述距离与信号强度关系模型是预设在无线路由器之中的或者是通过网络由服务器更新或动态调整的。

16.如权利要求15所述的方法，还包括步骤：

无线路由器接收来自附属测距设备的信号；

无线路由器根据接收到的信号强度，依据距离与信号强度关系模型确定移动设备与无线路由器的距离范围。

17.如权利要求15所述的方法，还包括步骤，

附属测距设备接收来自无线路由器的信号，

附属测距设备根据接收到的信号强度，依据距离与信号强度关系模型确定附属测距设备与无线路由器的距离范围；

附属测距设备将作为测距结果的距离范围信息发送给无线路由器。

18.如权利要求15-17中任一个所述的方法，其特征在于，

所述无线路由器是WiFi路由器，无线路由器、移动设备、附属测距设备三者之间通过WiFi信号连接。