[发明专利]一种基于多射频多天线的定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于多射频多天线的定位方法及系统。

背景技术

随着无线网络技术的发展，手机、智能手表、智能手环等类型的移动终端在人们的日常生活中得到了广泛的应用，在该设备中都存在定位模块，能够实现对手机、智能手表、智能手环的位置定位；相关技术中，通常利用GPS(global positioning system，全球定位系统)、北斗系统进行绝对定位；上述定位方法对GPS/北斗信号和网络信号的要求较高，在没有GPS/北斗信号和网络信号的情况下，无法实现定位功能，因此，不依赖于GPS/北斗定位模块，并能够进行相对位置定位的系统具有广泛的实际应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多射频多天线的定位方法及系统，该系统包括2种设备形态：定位基站、终端。其中，定位基站射频及天线部分包括：2个射频模块，射频模块1上接M副定向天线(M>1)，射频模块2上接1副全向天线；终端射频及天线部分包括：1个射频模块，射频模块上接1副全向天线。

对于基站的天线形态和功能，射频模块1上接M副定向天线(M>1)，每副天线均为具有相同辐射角度的定向天线，M副天线安装在M等边形的每条边的中心位置，且能够覆盖整个360°范围；该射频模块1上接的M副定向天线由开关电路切换控制，用于基站向终端发送数据，射频模块2上接的1副全向天线，用于基站接收终端发送来的数据。对于终端的天线形态和功能，射频模块上接1副全向天线，用于向基站收发数据。

该定位系统的组成由一个无线定位基站设备和N个终端组成(N≥1)，N的取值上限值由用户需求和采用的无线通信体制决定。

该定位方法包括下列步骤：

步骤A，定位基站通过M副定向天线周期性发送广播数据包；

步骤B，终端接收数据包，计算终端和定位基站的相对距离；

步骤C，终端将步骤B中得到的天线编号、相对距离值发给定位基站；

步骤D，定位基站根据收到终端发送来的天线编号、相对距离值及定位基站的自身的电子罗盘信息，确定终端和定位基站之间的相对位置(包括距离和方向)，并以坐标图形式展示；

步骤E，定位基站判断终端和定位基站之间的相对距离是否超过阈值，如果超过阈值，则进入步骤F，否则，不做任何处理；

步骤F，定位基站自己发出提示信息，并发送报警信息给终端，触发终端向用户发出提示信息；

步骤G，终端接收到定位基站发送的报警信息，终端向用户发出提示信息。

所述步骤A中，定位基站周期性发送特定数据包的方式为：将射频1上的M副天线进行编号，分别为1、2、……、M；然后按这个编号顺序，每间隔1秒，依次发送数据包；定位基站协议栈按间隔1秒的发送频率将数据包传给基站物理层，数据包中包括了发射天线的编号及基站目前所处的环境信息(如：开阔地形、商场、山区等)，基站物理层收到数据包后，通过分析数据包字段，判断发射天线编号，然后控制硬件将天线切换到编号对应的天线上，最终完成数据在指定天线上发送。

所述步骤B中，终端接收数据包，然后进行如下操作：

步骤1、通过解析收到的数据包，判断出该数据包对应的定位基站的发射天线编号；

步骤2、并通过终端硬件获得对应的接收信号强度值；

步骤3、计算出一段时间范围内的信号强度最大值，从而得到该信号强度最大值对应的定位基站天线编号；

步骤4、判断出一段时间范围内是否存在来自2副不同天线的数据包对应的信号强度值相同、且相邻，如果不存在，则执行步骤5；否则，记录这2个天线编号，执行步骤5；

步骤5、根据一段时间范围内最大的信号强度值计算终端和定位基站的相对距离。

对应步骤5中对于计算定位基站与终端之间的相对距离，首先将接收信号强度(RSSI)换算为接收信号功率：P_r＝10^{(RSSI值-30)/10}；然后，通过公式计算定位基站与终端之间的相对距离：D＝P_t/(P_r*k)，其中，D为终端和定位基站之间的相对位置，P_r为接收信号功率，P_t为发送信号功率，k为环境适应性参数(k的取值由定位基站发送过来的数据包解析得到)。