[发明专利]一种基于三维波束的室内定位方法

权利要求书

1.一种基于环境反向散射的室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，射频源RFs发射信号：射频源RFs向空间发射信号；所述射频源的数量为一个以上；所述发射信号的信号频段在标签检测的频带范围内；所述标签包括四个以上的分别设置在坐标(x_a,y_a,z_a)、(x_b,y_b,z_b)、(x_c,y_c,z_c)、(x_d,y_d,z_d)……的T_a,T_b,T_c,T_d……标签检测端；所述四个以上的标签中的任意四个均不处于同一平面的空间位置；

第二步，标签的环境反向散射：标签T_a,T_b,T_c,T_d……分别接收射频源信号RFs并通过反向散射方式传输给移动终端Q，标签T_a,T_b,T_c,T_d……发送的信息包括标签的id和位置信息；所述标签是自身不带有电源的通信设备；

第三步，移动终端Q对接收到的标签信号进行检测及定位：实际检测时，移动终端Q在一段时间t_j内做多次检测并记录T_a,T_b,T_c,T_d……中每个标签信号的信号强度RSSI值的平均值；取其中信号强度RSSI值最大的四个标签，记为T_a’、T_b’、T_c’和T_d’；移动终端Q检测并记录的时间周期，应满足t_j≥t_s，即终端检测周期t_j不小于标签的波束扫描周期t_s；

第四步，验证四个标签T_a’、T_b’、T_c’和T_d’：验证四个标签T_a’、T_b’、T_c’和T_d’的坐标是否在同一平面；若四个标签T_a’、T_b’、T_c’和T_d’不在同一平面上，则四个坐标可确定唯一的三棱锥，通过该三棱锥确定出唯一的移动终端Q的位置坐标(x,y,z)；若四个标签Ta’、Tb’、Tc’和Td’在同一平面上，假设标签Ta’、Tb’、Tc’和Td’按信号强度由大到小依次排列：则选取信号强度RSSI值小于且最接近于标签Td’信号强度RSSI值的标签Td”，并重复上述验正四个标签Ta’、Tb’、Tc’和Td”不在同一平面上；实际上，标签是预先设计布置的，任意四个标签不在同一个平面上；

所述标签为多天线，并采用三维波束扫描对定位需求空间进行扫描覆盖；每个标签T_a,T_b,T_c,T_d……的扫描周期时间相同，三维波束扫描定位区域的时间周期为t_s，t_s可由式(Ⅱ)计算：

式中，n_θ为三维波束的方位角θ扫描切换次数，方位角θ指入射信号与平面阵的夹角；为三维波束的俯仰角扫描切换次数，俯仰角指入射信号与水平的夹角；为扫描波束在空间方向的持续时间。