[发明专利]一种基于概率密度的CSI室内AP定位算法

说明书

本发明公开了一种基于概率密度的CSI室内AP定位算法，我们利用对实验楼层的平面图进行区分，并建立一张对应的概率密度表，表中每个格子的值表示AP在相应格子的可能性，当在某个测量点检测到待定位的AP时，采用OFDM技术将信道分成不同频率的子信道，在每个子信道上收集CSI值，并加入RSSI值作为辅助，根据CSI值和RSSI值计算出AP落在这个房间的可能性，并累加到概率密度表中。经过对测量点数据的收集和计算，最终选某个格子作为AP的位置。相比较RSSI而言，CSI不仅能够克服来自2.4GHz频段的窄频道信号的干扰，而且能够减小多路径效应的影响，随时间变化较小，所以本发明选取CSI和RSSI作为室内定位的信号量，能有效的提高定位的精度和准确度。

技术领域

本发明公开了一种基于概率密度的CSI室内AP定位算法(Probability densitybased CSI indoor AP location in algorithm，PCAPL)，属于无线网络定位技术领域。

背景技术

近年来，无线通信技术得到了飞速的发展，而在无线技术中，基于位置的服务是最具有发展潜力的无线网络业务之一。

1.基于RSSI室内定位

在室内环境中，无线信号的传输需要经过绕射、反射、折射等多种不同程度的影响，所以接收端接收到的无线信号实际上经过多路径汇总得到的。这些不同路径上的无线信号会有不同程度上的时延、削减和相位变化。接收端在某一时刻接收到来自这些不同路径的信号的结合，这个信号可以表示为：

其中V_i表示第i条路径上的振幅，θ_i表示第i条路径上的相位，N表示通路的数目，由以上公式(1)可以得出当前接收端的信号强度为：

RSSI＝10log₂(||V||²) (2)

因为信号强度是来自多路径的信号值的叠加，所以相对而言是不稳定的，在不同的时间点上，所得到的信号强度会产生波动。虽然对某一条路径而言产生的波动是很小的，但是在接收端所有通路上的信号叠加以后就会产生巨大的波动，这种波动是不可忽略的。在基于信号强度的定位方法中，通常使用通路路径损耗模型(Log-normal Distance PathLoss，LDPL)来将信号强度转换为距离，具体公式如下：

通用路径损耗模型说明接收端接受到的信号强度不仅仅与发送端和接收端之间的距离有关，还和无线信号在传输过程中遇到的路径情况有关。

理论上，无线信号的传输符合路径平均损耗模型，信号强度随着距离的增加而逐渐减弱，但是由于室内环境的复杂性导致无线信号在传输的过程中会受到不同物体的遮挡，这就造成定位时很难区分很多相邻近的地方，多径性对基于信号强度的定位产生了很大的误差，在实际环境中，信号强度并不完全满足随着距离的增加逐渐减弱这一规律。在2005年，Goldsmith研究发现多路径效应导致接收端接收到的能量和发送端的能量随着距离的改变会产生很大的变化，所以，仅仅基于信号强度的定位算法很难再准确度上满足室内定位的需求。

2.CSI的特点

在基于信号强度的室内定位中，我们无法避免由于多径效应和噪声干扰对对定位的性能带来的影响，虽然在基于RSSI的定位技术目前很普遍，但是经过之前的介绍我们可以发现在复杂的环境下，信号强度是很不稳定的，无法辨别信号强度的变化是来自于环境状况的改变还是有物体进入环境产生的干扰，所以在一定程度上无法满足室内定位的精确度和准确度。

因为基于RSSI的室内定位存在缺陷，目前，在无线环境中获取到一个新的物理特性来解决信号强度存在的问题，这个物理特性可以满足下面三个需求：

(1)能够避免在2.4GHz频段信号的干扰。