CN113676998A - 一种基于单ap单天线的室内定位方法及系统 - Google Patents

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银泽
聂文迪
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Abstract

本发明公开了一种基于单AP单天线的室内定位方法及系统，其中方法包括：设置单个AP，旋转所述AP的单天线，使设备接收的辐射信号随着所述天线的转动而变化；采集多个参考点的指纹信息；根据多个参考点的位置信息和指纹信息构建位置信息指纹库；采集测试点的实时指纹信息；将所述测试点的实时指纹信息与位置信息指纹库内的信息进行比对处理，得到所述测试点的坐标信息。本发明中采集到的指纹信息，相较于以往没有旋转天线的AP会多出一个维度的信息，会得到具有更高粒度的指纹信息，对参考点和测试点的定位为更精准。

Description

一种基于单AP单天线的室内定位方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信与室内定位技术领域，具体而言，涉及一种基于单AP单天线的室内定位方法及系统。
背景技术
在室内环境下，随着人们对基于位置服务的需求快速增长，各种室内定位技术得到了发展。基于WiFi的室内定位技术以其低成本、高精度的特点越来越受到人们的关注。然而，在实际应用中，由于噪声、衍射和多径效应的影响，基于WiFi的室内定位技术的精度会受到限制。
基于WiFi AP的室内定位方法常用指纹定位的方法。指纹技术的核心思想是利用移动设备到基站的无线信道是由移动设备周围的散射环境唯一确定的。首先从无线信道中提取一些关键参数，称为与位置相对应的指纹，以唯一地描述每个位置的多径信息。然后将定位问题转化为模式识别问题，包括指纹提取、指纹匹配和位置估计。
对于指纹提取，有两种主要类型。第一种是来自接入点(AP)的RSS信息，这里不作重点描述。作为指纹的第二类参数是多径特性，包括信道状态信息(CSI)、AOA、PDP及其组合，不同于RSS指纹，多径指纹利用多径特性从每个传播链路中提取更多的细节。已知指纹定位的方法需要在室内环境部署多个AP，或者使用单个AP的多天线阵列，以此保证精度。目前室内环境中，一个房间或一个楼层往往只部署了一个AP，无法使用已知的指纹定位方法。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有室内定位技术的精度不高，容易受到多径效应的干扰影响，并且随着时间的推移会导致位置高度的可变性的技术问题，目的在于提供一种基于单AP单天线的室内定位方法及系统，能够实现更精准的定位，避免容易受到多径效应的干扰影响，避免随着时间的推移会导致位置高度的可变性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于单AP单天线的室内定位方法，包括：
设置单个AP，旋转所述AP的单天线，使设备接收的辐射信号随着所述天线的转动而变化；
采集多个参考点的指纹信息，所述多个参考点位于所述AP的信号辐射范围内；
根据多个参考点的位置信息和指纹信息构建位置信息指纹库；
采集测试点的实时指纹信息；
将所述测试点的实时指纹信息与位置信息指纹库内的信息进行比对处理，得到所述测试点的坐标信息。
进一步，所述采集多个参考点的指纹信息之后，还包括：
对所述指纹信息进行滤波处理。
进一步，对所述指纹信息进行滤波处理之后，还包括：
对所述指纹信息进行相位差校正处理。
进一步，所述指纹信息包括信道状态信息CSI和信号接收强度RSS。
一种基于单AP单天线的室内定位系统，包括：
单个AP；
旋转驱动机构，用于旋转所述AP的单天线，使设备接收的辐射信号随着所述天线的转动而变化；
第一采集模块，用于采集多个参考点的指纹信息，所述多个参考点位于所述AP的信号辐射范围内；
构建模块，用于根据多个参考点的位置信息和指纹信息构建位置信息指纹库；
第二采集模块，用于采集测试点的实时指纹信息；
对比处理模块，用于将所述测试点的实时指纹信息与位置信息指纹库内的信息进行比对处理，得到所述测试点的坐标信息。
进一步，还包括滤波处理模块，用于对所述参考点的指纹信息进行滤波处理。
进一步，还包括相位差校正处理模块，用于对滤波处理之后的指纹信息进行相位差校正处理。
进一步，所述指纹信息包括信道状态信息CSI和信号接收强度RSS。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明实施例提供的一种基于单AP单天线的室内定位方法及系统，仅设置单个AP，通过旋转该AP的天线使得设备接收的辐射信号随着天线转动而变化。离线阶段通过采集连接到此AP的设备接收包括但不限于CSI、RSS等信息，即该设备所在参考点的指纹信息，以此构建位置信息指纹库。在线阶段将在测试点实时采集到的实时指纹信息，与位置信息指纹库进行比对处理，通过算法得到测试点的坐标信息，实现定位。本发明实施例中的采集到的指纹信息，相较于以往没有旋转天线的AP会多出一个维度的信息，会得到具有更高粒度的指纹信息，对参考点和测试点的定位为更精准，解决了现有室内定位技术的精度不高，容易受到多径效应的干扰影响，并且随着时间的推移会导致位置高度的可变性的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于单AP单天线的室内定位方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种基于单AP单天线的室内定位方法的流程图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例一
请参考图1至图2，本发明实施例提供的一种基于单AP单天线的室内定位方法，包括：
S101，设置单个AP，旋转所述AP的单天线，使设备接收的辐射信号随着所述天线的转动而变化；
S102，采集多个参考点的指纹信息，所述多个参考点位于所述AP的信号辐射范围内；
S103，根据多个参考点的位置信息和指纹信息构建位置信息指纹库；
S104，采集测试点的实时指纹信息；
S105，将所述测试点的实时指纹信息与位置信息指纹库内的信息进行比对处理，得到所述测试点的坐标信息。
作为具体实施方式，所述采集多个参考点的指纹信息之后，还包括：
对所述指纹信息进行滤波处理。
作为具体实施方式，对所述指纹信息进行滤波处理之后，还包括：
对所述指纹信息进行相位差校正处理。
作为具体实施方式，所述指纹信息包括信道状态信息CSI和信号接收强度RSS。
本发明实施例提供的一种基于单AP单天线的室内定位方法及系统，仅设置单个AP，通过旋转该AP的天线使得设备接收的辐射信号随着天线转动而变化。离线阶段通过采集连接到此AP的设备接收包括但不限于CSI、RSS等信息，即该设备所在参考点的指纹信息，以此构建位置信息指纹库。在线阶段将在测试点实时采集到的实时指纹信息，与位置信息指纹库进行比对处理，通过算法得到测试点的坐标信息，实现定位。本发明实施例中的采集到的指纹信息，相较于以往没有旋转天线的AP会多出一个维度的信息，会得到具有更高粒度的指纹信息，对参考点和测试点的定位为更精准，解决了现有室内定位技术的精度不高，容易受到多径效应的干扰影响，并且随着时间的推移会导致位置高度的可变性的技术问题。
实施例二
请参考图1至图2，本发明实施例提供一种基于单AP单天线的室内定位系统，包括：单个AP；
旋转驱动机构，用于旋转所述AP的单天线，使设备接收的辐射信号随着所述天线的转动而变化；
第一采集模块，用于采集多个参考点的指纹信息，所述多个参考点位于所述AP的信号辐射范围内；
构建模块，用于根据多个参考点的位置信息和指纹信息构建位置信息指纹库；
第二采集模块，用于采集测试点的实时指纹信息；
对比处理模块，用于将所述测试点的实时指纹信息与位置信息指纹库内的信息进行比对处理，得到所述测试点的坐标信息。
作为具体实施方式，还包括滤波处理模块，用于对所述参考点的指纹信息进行滤波处理。
作为具体实施方式，还包括相位差校正处理模块，用于对滤波处理之后的指纹信息进行相位差校正处理。
作为具体实施方式，所述指纹信息包括信道状态信息CSI和信号接收强度RSS。
实施例二的具体实现过程，在实施例一所述的方法中已有详细说明，故此处不再赘述。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于单AP单天线的室内定位方法，其特征在于，包括：
设置单个AP，旋转所述AP的单天线，使设备接收的辐射信号随着所述天线的转动而变化；
采集多个参考点的指纹信息，所述多个参考点位于所述AP的信号辐射范围内；
根据多个参考点的位置信息和指纹信息构建位置信息指纹库；
采集测试点的实时指纹信息；
将所述测试点的实时指纹信息与位置信息指纹库内的信息进行比对处理，得到所述测试点的坐标信息。
2.根据权利要求1所述的基于单AP单天线的室内定位方法，其特征在于，所述采集多个参考点的指纹信息之后，还包括：
对所述指纹信息进行滤波处理。
3.根据权利要求2所述的基于单AP单天线的室内定位方法，其特征在于，对所述指纹信息进行滤波处理之后，还包括：
对所述指纹信息进行相位差校正处理。
4.根据权利要求1所述的基于单AP单天线的室内定位方法，其特征在于，所述指纹信息包括信道状态信息CSI和信号接收强度RSS。
5.一种基于单AP单天线的室内定位系统，其特征在于，包括：
单个AP；
旋转驱动机构，用于旋转所述AP的单天线，使设备接收的辐射信号随着所述天线的转动而变化；
第一采集模块，用于采集多个参考点的指纹信息，所述多个参考点位于所述AP的信号辐射范围内；
构建模块，用于根据多个参考点的位置信息和指纹信息构建位置信息指纹库；
第二采集模块，用于采集测试点的实时指纹信息；
对比处理模块，用于将所述测试点的实时指纹信息与位置信息指纹库内的信息进行比对处理，得到所述测试点的坐标信息。
6.根据权利要求5所述的基于单AP单天线的室内定位系统，其特征在于，还包括滤波处理模块，用于对所述参考点的指纹信息进行滤波处理。
7.根据权利要求6所述的基于单AP单天线的室内定位系统，其特征在于，还包括相位差校正处理模块，用于对滤波处理之后的指纹信息进行相位差校正处理。
8.根据权利要求5所述的基于单AP单天线的室内定位系统，其特征在于，所述指纹信息包括信道状态信息CSI和信号接收强度RSS。
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