[发明专利]多波束定位方法、装置及系统

说明书

本发明提出一种多波束定位方法、装置及系统，其中，多波束定位方法包括：在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算多组对立方向的波束信号的场强；计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为待定位信号点所在的初始位置区域；将待定位信号点在每组对立方向中所属的初始位置区域的重合区域，确定为待定位信号点的相对位置区域。

技术领域

本发明涉及信号定位领域，具体涉及一种多波束定位方法、装置及系统。

背景技术

RSSI(Received Signal Strength Indication)是指接收的信号强度指示，通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术

目前，根据接收到的RSSI值，计算信号接收端与信号发射端之间的距离，通常采用如下传统方法计算，即利用信号在空间中的大尺度衰落来进行距离的拟合，从理论和实际测量来说，如果是采用自由空间模型(free space model)，平均的接收信号功率RSSI值随着距离的增加呈对数下降。

自由空间模型可以用Friis free space equation来表示：

P_r(d)＝(P_tG_tG_rλ²)/[(4π)²d²γ]

其中G_t、G_r分别表示发射和接收天线的增益，λ是信号的波长，γ是无线环境的衰落因子，接收信号的功率P_r(d)是距离d的函数。进一步简化这个模型，将上式进行重写，得到新的公式：

P_r(d)dBm＝10log[P_r(d₀)dBW/0.001W]+20log(d₀/d)

其中d≥d₀，这里是指的远场距离(由天线的线性尺寸和波长来决定)。

然后直接采用RSSI值代入上述公式即可得到信号接收端与信号发射端之间的距离。

但是，无线信号在传输过程中，易受外部环境影响(如物体遮挡、多径效应等等)，导致信号场强在大尺度衰落过程中和距离不是成比例，这种基于大尺度衰落(Large-scalefading)来进行距离测算的方式虽然可以计算出信号接收端与信号发射端之间的距离，但是由于信道的随机性以及该考虑的场景是移动物体场景，即通常情况下接收端或发射端有一端是移动的，所以不可避免的小尺度衰落(Small-scalefading)会带来很大的抖动，导致定位不准，同时，传统的自由空间模型对于移动应用场景是不能完全匹配的，基于大尺度衰落Large-scalefading来进行距离测算得到的距离值是不够准确的。

图1为现有技术中基于大尺度衰落定位的三角形算法示意图，如图1所示，以三边定位算法为例，分别以已知位置的3个AP为圆心，以待测标签的距离最近参考AP的距离为半径作圆，所得的3个圆的交点为D。设位置节点D(x，y)，已知A、B、C三点的坐标为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)。根据信号场强可推算出它们到D的距离分别是d₁、d₂、d₃，则D到位置可以通过下列方程中的任意两个进行求解。

但是在实际应用中，由于基于外部影响导致的信号场强大尺度衰落来进行距离测算，三个圆交于一点的情况很难存在，这会导致方程无解，无法定位出待测目标的位置。

发明内容