CN114499716A - 基于rssi的客户端测向方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种基于RSSI的客户端测向方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征；根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置；将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上；根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。本方法能够基于多天线RSSI分布图实现客户端测向，测向过程处理速度快，并且能适用多种场景。

Description

基于RSSI的客户端测向方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于RSSI的客户端测向方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
家用无线路由器大多使用全向天线，在实际使用中，天线辐射并非理想的全向，而是存在优势辐射方向和劣势辐射方向。如果能够获取客户端相对天线的位置方向，将天线辐射优势方向对准客户端，则可以一定程度上提升客户端的性能和体验。因此，如何利用通用设备，以尽可能小的资源依赖进行无线测向，是无线测向领域的研究热点。
目前，中国专利(申请号CN200710092805.3)公开了一种单天线终端测向方法，该方法利用基站扇区天线的增益表和天线指向信息构建增益差分和天线指向对应表，然后通过接收的导频信号强度计算导频信号场强差分值，再根据该值查找增益差分和方向对应表确定信号到达的方向。但是，上述方法只适用于基站的扇区天线，场景普适性不足。此外，上述方法需要实时获取基站扇区天线指向信息，构建增益差分和方向对应表，最后遍历对应表实现测向，数据处理资源消耗大。
综上，现有技术中的测向方法场景普适性不足，且数据处理资源消耗大。
发明内容
本发明提供了一种基于RSSI的客户端测向方法、装置、设备及存储介质，能够基于多天线RSSI分布图实现客户端测向，测向过程处理速度快，并且能适用多种场景。
第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于RSSI的客户端测向方法，包括：
获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征；
根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置；
将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上；
根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。
优选地，所述RSSI局部特征图的配置过程包括：
获取客户端在天线各个方向位置上的RSSI值，得到RSSI分布图；
根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图。
优选地，所述根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图，包括：
选取所述RSSI分布图中任一位置数据以及与所述位置数据相对应的相邻位置数据；
根据所述位置数据与所述相邻位置数据的大小关系进行编码，得到局部数据特征码；
计算天线各个方向位置上的位置数据相对应的局部数据特征码，得到RSSI局部特征图。
优选地，所述方法还包括：
当判定所述位置数据位于所述RSSI分布图的边界时，对与所述位置数据相对应的相邻位置数据进行填充。
优选地，所述方法还包括：
将所述局部数据特征码转换为十进制数，得到与所述位置数据相对应的数据特征数；其中，所述局部数据特征码包括三进制序列。
优选地，所述匹配方向位置为所述RSSI局部特征图上与所述当前局部特征汉明距离最小的方向位置。
第二方面，本发明提供了一种基于RSSI的客户端测向装置，包括：
特征获取模块，用于获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征；
特征匹配模块，用于根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置；
方向记录模块，用于将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上；
方向计算模块，用于根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。
优选地，所述装置还包括：
分布图获得模块，用于获取客户端在天线各个方向位置上的RSSI值，得到RSSI分布图；
特征图获得模块，用于根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图。
第三方面，本发明还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中任意一项所述的基于RSSI的客户端测向方法。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项所述的基于RSSI的客户端测向方法。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明提出的一种基于RSSI的客户端测向方法，当需要测向时，获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征，再根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置，最后将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上，根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。在本发明中，通过预先配置RSSI局部特征图，测向时只需获取相邻方向的RSSI值，即可测出客户端相对天线的方向位置，整个过程无需遍历测向，能使测向过程处理速度快，并且能适用多种场景。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的基于RSSI的客户端测向方法流程示意图；
图2是本发明一个优选实施例提供的提取局部特征的过程示意图；
图3是本发明第二实施例提供的基于RSSI的客户端测向装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明第一实施例提供了一种基于RSSI的客户端测向方法，包括以下步骤：
S11，获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征；
S12，根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置；
S13，将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上；
S14，根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。
需要说明的是，本实施例中的天线所在的设备配置有多个天线，通过多天线进行联合测向。
在步骤S11中，当需要对客户端测向时，探测每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，计算当前位置特征。
其中，根据天线可旋转维度，相邻方向是指在每个天线可旋转维度上沿着正向、负向或原来方向进行排列组合的方向。例如，天线可以在水平方向和竖直方向上旋转，则此时当前朝向的相邻方向有8个。具体地，每个旋转维度有三种情况，两个维度排列组合就有9种，同时减去两个维度都为原来方向的情况，则出现了8个相邻方向。
在具体实施当中，每个旋转维度上间隔预设角度为一个相邻方向，预设角度的大小取决于天线在每个旋转维度上能旋转的角度范围、天线接收增益在方向上的差异度以及测向时的精度要求。预设角度是一个可优化的变值，示例性地，对于一个360度的旋转角度范围，若天线的方向差异度和测向精度需求都不高的话，可以选择30度为预设角度。
在步骤S12中，根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置。其中，所述匹配方向位置为所述RSSI局部特征图上与所述当前局部特征汉明距离最小的方向位置。
需要说明的是，汉明距离是表征两个长度相同的序列差距的常用方法。若为二进制序列，则计算过程为两个序列按位异或再求和，即为汉明距离。在本实施例中，RSSI局部特征图和当前位置特征采用三进制序列表示，计算过程与二进制略微不同。具体地，计算方法为两个三进制序列按位做差，取绝对值然后再求和，即为汉明距离。
在步骤S13中，将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上。其中，公共方向图是指以天线所在设备的某一方向建立的球面方向图，公共方向图上的数据全部初始化为0。根据公共方向图与天线方向图的相对位置，将步骤S12中的匹配方向位置登记在公共方向图上，即公共方向图上该方向位置数据加一。
在步骤S14中，根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。在完成步骤S13之后，在公共方向图上寻找登记次数最多的方向位置，即可得到客户端相对天线所在设备的方向位置。
为了便于对本发明的理解，下面将对本发明的一些优选实施例做更进一步的描述。
在一种实现方式中，所述RSSI局部特征图的配置过程包括以下步骤：
S21，获取客户端在天线各个方向位置上的RSSI值，得到RSSI分布图；
S22，根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图。
在步骤S21中，获取客户端在天线各个方向位置上的RSSI值，得到RSSI分布图。
进一步地，RSSI分布图是指以天线任一朝向为基准，建立球面坐标系，有方位角和俯仰角两个方向维度。然后，让客户端处在天线的不同方向坐标，保持客户端到天线的距离不变，读取RSSI值。在具体实施当中，可以采用天线遍历各种朝向的方式，或者让客户端遍历天线的各个方向角度。最后，根据客户端在天线各个相对方向上的RSSI值，得到在天线球面方向图上的RSSI分布图。其中，测向的角度分辨率取决于RSSI分布图上的角度分辨率。
在步骤S22中，根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图，具体包括：
S31，选取所述RSSI分布图中任一位置数据以及与所述位置数据相对应的相邻位置数据；
S32，根据所述位置数据与所述相邻位置数据的大小关系进行编码，得到局部数据特征码；
S33，计算天线各个方向位置上的位置数据相对应的局部数据特征码，得到RSSI局部特征图。
在步骤S31中，相邻位置数据是指相邻方向位置的数据，也就是RSSI分布图上的相邻数据，相邻方向的定义在步骤S11中已做说明，在此不再赘述。在本实施例中，对于RSSI分布图上的二维数据中的任一位置数据x，选取其周围的8个相邻位置数据。
在步骤S32中，根据所述位置数据与所述相邻位置数据的大小关系进行编码，得到局部数据特征码。具体地，根据这8个相邻位置数据与x的相对大小关系进行编码，可得到这8个相邻位置数据与x构成的局部区域内的局部数据特征码。局部数据特征码为一个8位的三进制序列[0,1,…,7]，其计算方式如下:
Figure BDA0003454237610000071
其中，σ为预设的差值阈值，x为位置数据，i表示相邻位置数据。如图2所示，为提取局部特征的过程示意图。
在步骤S33中，根据RSSI分布图计算天线各个方向位置上的位置数据相对应的局部数据特征码，得到RSSI局部特征图。每一局部数据特征码表示一个局部区域，在得到RSSI局部特征图之后，存储起来，完成预先配置的过程。
相应地，步骤S11中计算当前位置特征的过程，也可以采用步骤S31-S33，即探测每一天线当前朝向的8个相邻方向上的RSSI值，根据相邻方向的RSSI值与当前朝向的RSSI值的大小进行编码，得到包括三进制序列的当前位置特征。
进一步地，所述方法还包括：
将所述局部数据特征码转换为十进制数，得到与所述位置数据相对应的数据特征数；其中，所述局部数据特征码包括三进制序列。
具体地，通过将三进制序列[0,1,…,7]转换成十进制数，该局部区域内的特征可用一个数据特征数表示出来，数据特征数C的计算方式如下：
Figure BDA0003454237610000072
在另一种实现方式中，当判定所述位置数据位于所述RSSI分布图的边界时，对与所述位置数据相对应的相邻位置数据进行填充。若位置数据x位于RSSI分布图的边界上，这时位置数据x的相邻位置数据的个数小于8，此时需要对于位置数据x的相邻位置数据进行估计填充。
具体地，根据3*3区域内同行、同列或对角线上的其他已知的两个数据进行预测。示例性地，若xi为缺少的相邻位置数据，则xi＝2x-xj，xj为xi与x直线连线上的数据。
需要说明的是，利用8个相邻方向得到特征序列的个数为38，理论上远大于天线朝向的情况个数(天线每个旋转维度的上方向数的乘积)，但是考虑到RSSI数据存在一定幅度的随机波动和天线接收增益在多个局部存在特征相似的情况，单根天线RSSI局部特征图上会存在特征值相同的地方，需要利用多天线以缓解或解决这个问题。因此，8个相邻方向不是方向最少的实现方案，在其他实施例中，也可以采用其他个数的相邻方向，只要保证由相邻方向得到的特征序列个数大于天线朝向的情况个数即可，本发明对此不做限定。
在本发明中，通过预先配置RSSI局部特征图，测向时只需获取相邻8个方向的RSSI值，并计算当前位置特征，然后进行特征匹配，即可测出客户端相对天线的方向位置，整个过程无需遍历测向，能使测向过程处理速度快，并且能适用多种场景。
参照图3，本发明第二实施例提供了一种基于RSSI的客户端测向装置，包括：
特征获取模块，用于获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征；
特征匹配模块，用于根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置；
方向记录模块，用于将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上；
方向计算模块，用于根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。
优选地，所述装置还包括：
分布图获得模块，用于获取客户端在天线各个方向位置上的RSSI值，得到RSSI分布图；
特征图获得模块，用于根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图。
优选地，所述特征图获得模块包括：
数据选取单元，用于选取所述RSSI分布图中任一位置数据以及与所述位置数据相对应的相邻位置数据；
编码单元，用于根据所述位置数据与所述相邻位置数据的大小关系进行编码，得到局部数据特征码；
特征图获得单元，用于计算天线各个方向位置上的位置数据相对应的局部数据特征码，得到RSSI局部特征图。
优选地，所述装置还包括：
数据填充模块，用于当判定所述位置数据位于所述RSSI分布图的边界时，对与所述位置数据相对应的相邻位置数据进行填充。
优选地，所述装置还包括：
特征数计算模块，用于将所述局部数据特征码转换为十进制数，得到与所述位置数据相对应的数据特征数；其中，所述局部数据特征码包括三进制序列。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种基于RSSI的客户端测向装置用于执行上述实施例的一种基于RSSI的客户端测向方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
本发明实施例还提供了一种终端设备。该终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如基于RSSI的客户端测向程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个基于RSSI的客户端测向方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S11。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如特征匹配模块。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及智能平板等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述部件仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，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 (10)

1.一种基于RSSI的客户端测向方法，其特征在于，包括：
获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征；
根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置；
将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上；
根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。
2.根据权利要求1所述的基于RSSI的客户端测向方法，其特征在于，所述RSSI局部特征图的配置过程包括：
获取客户端在天线各个方向位置上的RSSI值，得到RSSI分布图；
根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图。
3.根据权利要求2所述的基于RSSI的客户端测向方法，其特征在于，所述根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图，包括：
选取所述RSSI分布图中任一位置数据以及与所述位置数据相对应的相邻位置数据；
根据所述位置数据与所述相邻位置数据的大小关系进行编码，得到局部数据特征码；
计算天线各个方向位置上的位置数据相对应的局部数据特征码，得到RSSI局部特征图。
4.根据权利要求3所述的基于RSSI的客户端测向方法，其特征在于，所述方法还包括：
当判定所述位置数据位于所述RSSI分布图的边界时，对与所述位置数据相对应的相邻位置数据进行填充。
5.根据权利要求3所述的基于RSSI的客户端测向方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述局部数据特征码转换为十进制数，得到与所述位置数据相对应的数据特征数；其中，所述局部数据特征码包括三进制序列。
6.根据权利要求1所述的基于RSSI的客户端测向方法，其特征在于，所述匹配方向位置为所述RSSI局部特征图上与所述当前局部特征汉明距离最小的方向位置。
7.一种基于RSSI的客户端测向装置，其特征在于，包括：
特征获取模块，用于获取每一天线当前位置的RSSI值和相邻方向的RSSI值，并提取当前位置特征；
特征匹配模块，用于根据所述当前位置特征和预先配置的RSSI局部特征图进行特征匹配，得到每一天线的匹配方向位置；
方向记录模块，用于将每一天线的匹配方向位置记录至预设的公共方向图上；
方向计算模块，用于根据所述公共方向图上记录次数最多的方向位置，得到客户端的最终方向位置。
8.根据权利要求7所述的基于RSSI的客户端测向装置，其特征在于，所述装置还包括：
分布图获得模块，用于获取客户端在天线各个方向位置上的RSSI值，得到RSSI分布图；
特征图获得模块，用于根据所述RSSI分布图计算天线各个方向位置上的局部特征，得到RSSI局部特征图。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的基于RSSI的客户端测向方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的基于RSSI的客户端测向方法。
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