[发明专利]基于无线局域网络多频点联合测量的定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线局域网络定位领域的技术，具体是一种基于无线局域网络多频点联合测量的定位系统及方法，可以用于蜂窝网、物联网、车联网、智能电网和智能家居网络等等有众多室内外用户定位需求的宽带多频、多天线网络的场合。

背景技术

随着移动互联网的蓬勃发展，无线局域网(Wireless Fidelity,WiFi)的应用越来越广泛，从原始的电脑连接互联网发展到提供包括手机、平板电脑、智能家电等一系列计算机设备在内的相互连接和互联网数据访问功能，接入点(Access Point,AP)的数量也呈现爆发式增长。从标准上来看，无线局域网物理层通信从原来的IEEE 802.11a/b/g演进到现在的802.11n/ac等在内的新版本，无论是传输的速度、同时支持用户的数量还是抗干扰的能力都有很大程度的提高。

除了用于无线传输，无线局域网还出现了利用接入点位置进行的室内外用户定位应用，为后续基于用户位置信息的应用提供便利。但在目前基于无线局域网的定位应用中，仍然存在大量的问题，特别是如何提高用户定位精度。这一方面是由于无线局域网接入点(以下简称无线接入点)发射信号往往需要经过复杂的室内外环境反射和散射，传播路径较为复杂，另一方面也是因为目前的无线局域网干扰环境复杂，也影响了用户传播信道的实际测量结果。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于无线局域网络多频点联合测量的定位系统及方法，通过对于不同接收天线接收到的信号进行相关的处理分析和联合估计，实现对用户位置的精确估计，对用户设备的地理位置测量，部署成本低、无需硬件更新。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于无线局域网络多频点联合测量的定位系统，包括：联合估计单元、用户设备和多个无线接入点，其中：各无线接入点通过改变天线角度在多个频点上接收用户设备发射出的信号并进行处理，估算出用户设备相对本无线接入点的位置，并将相对位置信息回传至联合估计单元；联合估计单元结合预存信息，估算出用户设备精确的地理位置，并及时更新用户的地理位置。

所述的预存信息包括：无线接入点的天线角度信息和地理位置信息。

所述的信号包括导频信号或其他参考信号，且已为无线接入点预知。

所述的处理包括：根据接收到的信号计算出用户设备与无线接入点之间传输信道的实时状态信息，从而估算出无线接入点与用户之间的时偏，并加以消除。

所述的无线接入点设有用户到达角和传播时间估计单元，可以在多频点上进行估计，包括：依次相连的用户信号接收模块、用户时偏估计模块、用户时偏补偿模块、用户信号重构模块和到达角和传播时间估计模块，其中：用户信号接收模块接收用户发射的信号后由用户时偏估计模块估计接收信号的时偏量，并通过用户时偏补偿模块进行时偏消除，消除后的信息通过用户信号重构模块进行重构后传送至到达角和传播时间估计模块进行到达角和传播时间估计。

所述的联合估计单元可布置于某个无线接入点或远端服务器上。

所述的联合估计单元设有多接入点用户到达角和传播时间的联合信息处理模块，包括：相连的多频点信号到达角和传播时间接收模块、多频点到达角和传播时间联合估计和决策模块两个子模块。

所述的无线接入点的到达角和传播时间估算模块通过回传网络与多频点信号到达角和传播时间接收子模块相连。

所述的回传网络可以为无线连接，也可以为通过有线介质进行物理上的连接(包括承载在物理连接之上的相关通信协议)。

本发明涉及一种基于上述系统的定位方法，各个无线接入点在多个频点上接收用户设备发出的信号，并通过时偏补偿和信号重构估算出信号的到达角和传播时间，从而估算出用户相对本无线接入点的位置，并将估算位置信息发送到联合估计单元，联合估计单元结合预存信息估算出用户设备的精确地理位置，并及时进行地理位置更新。

技术效果

与现有技术相比，本发明解决了在复杂的室内环境下如何通过多频点多无线接入点的信号接收精确地定位用户的位置的问题，实现了多频点信号的测量和信道估计、多频点信号的联合估计，以确定无线接入点与用户之间的几何关系，以及通过多个无线接入点与用户之间的几何关系，确定用户的具体位置和进一步实现用户地理位置的跟踪；实现精确的无线局域网络用户定位测量、支持用户位置的及时跟踪、支持大规模无线局域网络的用户定位测量、网络负担可控，具备进一步实现用户分簇定位的能力。

附图说明

图1为定位系统示意图；

图2为实施例1布局示意图；