CN108732560A - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了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。所述基于信号发射角度的WiFi定位方法，包括以下按步骤。步骤S1：主板的控制模块通过TTL接口控制定向天线按照预设的旋转周期左右摆动。步骤S2：主板的控制模块实时获取信号强度rssi值和上述定向天线相对于初始时刻的信号发射角度的转动角度。本发明公开的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，其有益效果在于，将普通无线接入点即无线AP(Access Point)的经特殊设计的定向天线和特殊的软硬件设计，使得定向天线受控旋转，完成WiFi环境的高精度定位辅助工作。

Description

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
技术领域
本发明属于WiFi定位技术领域，具体涉及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。
背景技术
现有的Wi-Fi移动设备无需附加任何传感器就可直接进行定位，因此Wi-Fi定位法广为采用。然而，这种定位法基于无线信号场强值的RSSI获取，其准确性常受噪音，反射，及障碍物的影响。传统的基于信号到达时间(Time of Arrival，TOA)和基于信号到达角度(Angel of Arrival,AOA)的定位方法要优于基于RSSI的定位，但由于测量TOA和AOA必须附加信号到达角度传感机制，因此这种方法并不适用于现有的Wi-Fi移动设备。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，提供一种基于信号发射角度的WiFi定位方法和一种万向云台。
本发明采用以下技术方案，所述基于信号发射角度的WiFi定位方法，包括以下按步骤：
步骤S1：主板的控制模块通过TTL接口控制定向天线按照预设的旋转周期左右摆动；
步骤S2：主板的控制模块实时获取信号强度rssi值和上述定向天线相对于初始时刻的信号发射角度的转动角度；
步骤S3：主板的控制模块实时判断是否探测到移动终端，如果是则获取该移动终端的mac地址同时执行步骤S4，否则重复执行步骤S2；
步骤S4：主板的输出模块将任一选定的移动终端的mac地址、信号强度rssi值和信号发射角度的转动角度封装在具有自定义协议字段的协议数据；
步骤S5：主板的输出模块向定位服务器输出上述协议数据；
步骤S6：定位服务器获取上述协议数据，同时根据预置算法获得该移动终端相对于定向天线的相对位置，上述相对位置包括相对角度和相对距离。
根据上述技术方案，在步骤S2中，上述定向天线由步进电机驱动，上述转动角度由步进电机提供。
根据上述技术方案，在步骤S6中，上述预置算法包括以下步骤：
步骤S6.1：解码上述协议数据，获取任一选定的移动终端的mac地址、信号强度rssi值和信号发射角度的转动角度θ1和θ2；
步骤S6.2：计算移动终端相对于定向天线的相对角度为
步骤S6.3：计算移动终端相对于定向天线的相对距离d：
其中，参数A和参数n均为与WiFi环境相关的常量。
根据上述技术方案，在步骤S6中，上述预置算法还包括步骤S6.0：
步骤S6.0：定位服务器具有UDP端口，定位服务器通过UDP端口获取上述协议数据。
本发明专利申请还公开了一种万向云台，包括：
根据上述技术方案，底座和定向天线安装座，其中：
所述底座与定向天线安装座同轴设置；
所述底座内置有主板，所述定向天线安装座用于安装定向天线，所述主板控制定向天线安装座按照预设的旋转周期左右摆动。
根据上述技术方案，所述底座包括上盖体和下盖体，所述下盖体的上周缘设有凸出部，所述上盖体与凸出部的上端一体成型。
根据上述技术方案，所述上盖体与下盖体之间具有间隙。
根据上述技术方案，所述上盖体的下表面设有若干齿片，各个齿片等间距设置。
根据上述技术方案，所述底座的外侧壁设有USB接口和TTL接口，所述USB接口和TTL接口相互独立地与主板电连接。
根据上述技术方案，所述定向天线安装座包括上座体和下座体，所述上座体与下座体轴连接，所述下座体与上盖体活动连接，所述上座体的上表面具有定位孔。
本发明公开的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，其有益效果在于，将普通无线接入点即无线AP(Access Point)的经特殊设计的定向天线和特殊的软硬件设计，使得定向天线受控旋转，完成WiFi环境的高精度定位辅助工作。
附图说明
图1是本发明优选实施例的万向云台的结构示意图。
图2是本发明优选实施例的主板的电路原理图。
图3是本发明优选实施例的定位方法的示意图。
图4是本发明优选实施例的定向天线与终端的相对关系示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于信号发射角度的WiFi定位方法和一种万向云台，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1至图4，图1示出了所述万向云台的立体结构，图2示出了内置于万向云台的主板的电路结构，图3和图4分别示出了所述基于信号发射角度的WiFi定位方法的定位原理。
优选地，所述基于信号发射角度的WiFi定位方法包括以下步骤：
步骤S1：主板的控制模块通过TTL接口控制定向天线按照预设的旋转周期左右摆动；
步骤S2：主板的控制模块实时获取信号强度rssi值和上述定向天线相对于初始时刻的信号发射角度的转动角度；
步骤S3：主板的控制模块实时判断是否探测到移动终端，如果是则获取该移动终端的mac地址同时执行步骤S4，否则重复执行步骤S2；
步骤S4：主板的输出模块将任一选定的移动终端的mac地址、信号强度rssi值和信号发射角度的转动角度封装在具有自定义协议字段的协议数据；
步骤S5：主板的输出模块向定位服务器输出上述协议数据；
步骤S6：定位服务器获取上述协议数据，同时根据预置算法获得移动终端相对于定向天线的相对位置，上述相对位置包括相对角度和相对距离。
根据上述技术方案，在步骤S2中，上述定向天线由步进电机驱动，上述转动角度由步进电机提供。
优选地，在步骤S6中，上述预置算法包括以下步骤：
步骤S6.1：解码上述协议数据，获得任一选定的移动终端的mac地址、信号强度rssi值和信号发射角度的转动角度θ1和θ2；
步骤S6.2：计算移动终端相对于定向天线的相对角度为(无线AP探测的角度偏差值为可确定终端大致位置在与之间，即可定义移动终端的相对角度为)
步骤S6.3：计算移动终端相对于定向天线的相对距离d：
其中，参数A和参数n均为与WiFi环境相关的常量。
根据上述技术方案，在步骤S6中，上述预置算法还包括步骤S6.0：
步骤S6.0：定位服务器具有UDP端口，定位服务器通过UDP端口获取上述协议数据。
根据上述优选实施例，上述预置算法的其中一种描述如下。
input:获取天线角度、探测到的终端和终端的rssi值
output:终端的角度和与AP的距离
while true：
其中，上述基于信号发射角度的WiFi定位方法的主板的电路结构详见图2。
值得一提的是，本发明专利申请还公开了一种万向云台，上述万向云台应用了所述基于信号发射角度的WiFi定位方法。
优选地，所述万向云台包括底座10和定向天线安装座20，其中：
所述底座10与定向天线安装座20同轴设置，使得定向天线安装座20可以围绕底座10旋转；
所述底座10内置有主板(图中未示出)，所述定向天线安装座20用于安装定向天线(图中未示出)，所述主板控制定向天线安装座按照预设的旋转周期左右摆动。
优选地，所述底座10包括上盖体11和下盖体12，所述下盖体12的上周缘设有凸出部13，所述上盖体11与凸出部13的上端一体成型。
其中，所述上盖体11与下盖体12之间具有间隙，便于主板散热。
其中，所述上盖体11的下表面设有若干齿片14，各个齿片14等间距设置。
优选地，所述底座10的外侧壁设有USB接口15和TTL接口16，所述USB接口15和TTL接口16相互独立地与主板电连接，所述USB接口15用于从主板取电，所述TTL接口16用于传输数据，上述数据包括信号发射角度的转动角度。
优选地，所述定向天线安装座20包括上座体21和下座体22，所述上座体21与下座体22轴连接，所述下座体22与上盖体11活动连接。
其中，所述上座体21的上表面具有定位孔23，使得定向天线通过上述定位孔23安装于定向天线安装座20。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，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。

Claims (10)

1.一种基于信号发射角度的WiFi定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：主板的控制模块通过TTL接口控制定向天线按照预设的旋转周期左右摆动；
步骤S2：主板的控制模块实时获取信号强度rssi值和上述定向天线相对于初始时刻的信号发射角度的转动角度；
步骤S3：主板的控制模块实时判断是否探测到移动终端，如果是则获取该移动终端的mac地址同时执行步骤S4，否则重复执行步骤S2；
步骤S4：主板的输出模块将任一选定的移动终端的mac地址、信号强度rssi值和信号发射角度的转动角度封装在具有自定义协议字段的协议数据；
步骤S5：主板的输出模块向定位服务器输出上述协议数据；
步骤S6：定位服务器获取上述协议数据，同时根据预置算法获得该移动终端相对于定向天线的相对位置，上述相对位置包括相对角度和相对距离。
2.根据权利要求1所述的基于信号发射角度的WiFi定位方法，其特征在于，在步骤S2中，上述定向天线由步进电机驱动，上述转动角度由步进电机提供。
3.根据权利要求1所述的基于信号发射角度的WiFi定位方法，其特征在于，在步骤S6中，上述预置算法包括以下步骤：
步骤S6.1：解码上述协议数据，获取任一选定的移动终端的mac地址、信号强度rssi值和信号发射角度的转动角度θ1和θ2；
步骤S6.2：计算移动终端相对于定向天线的相对角度为
步骤S6.3：计算移动终端相对于定向天线的相对距离d：
其中，参数A和参数n均为与WiFi环境相关的常量。
4.根据权利要求3所述的基于信号发射角度的WiFi定位方法，其特征在于，在步骤S6中，上述预置算法还包括步骤S6.0：
步骤S6.0：定位服务器具有UDP端口，定位服务器通过UDP端口获取上述协议数据。
5.一种万向云台，所述万向云台应用了如权利要求1-4中任一权利要求所述的基于信号发射角度的WiFi定位方法，其特征在于，所述万向云台包括：
底座和定向天线安装座，其中：
所述底座与定向天线安装座同轴设置；
所述底座内置有主板，所述定向天线安装座用于安装定向天线，所述主板控制定向天线安装座按照预设的旋转周期左右摆动。
6.根据权利要求5所述的万向云台，其特征在于，所述底座包括上盖体和下盖体，所述下盖体的上周缘设有凸出部，所述上盖体与凸出部的上端一体成型。
7.根据权利要求6所述的万向云台，其特征在于，所述上盖体与下盖体之间具有间隙。
8.根据权利要求6所述的万向云台，其特征在于，所述上盖体的下表面设有若干齿片，各个齿片等间距设置。
9.根据权利要求5所述的万向云台，其特征在于，所述底座的外侧壁设有USB接口和TTL接口，所述USB接口和TTL接口相互独立地与主板电连接。
10.根据权利要求5所述的万向云台，其特征在于，所述定向天线安装座包括上座体和下座体，所述上座体与下座体轴连接，所述下座体与上盖体活动连接，所述上座体的上表面具有定位孔。
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