[发明专利]基于多频段CSI协同的无线定位装置及方法

说明书

一种基于多频段CSI协同的无线定位装置及方法，该装置包括：信道切换和融合单元、特征提取单元以及深度学习单元，其中：信道切换和融合单元进行多频段CSI获取，经特征提取单元进行随机相位偏移消除后，由深度学习单元在离线阶段建立指纹与位置之间的关系并在在线阶段进行位置预测。本发明利用信道切换和融合算法实现多路切换和包处理来获取多频段CSI，并针对这些多频段CSI信息进行特征提取，利用深度学习算法建立多频段CSI指纹库，无线信号的多频段协同显著提高预测位置的精度。

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信领域的技术，具体是一种基于多频段CSI协同的无线定位装置及方法。

背景技术

现有室内定位领域技术包括蓝牙低能耗技术、LTE/NR技术和Wi-Fi技术等，但由于频谱资源都是稀缺且不连续，且功率延迟分布的时间分辨率取决于Wi-Fi信号的带宽。低带宽的单频段使得现有基于Wi-Fi的定位性能受到较大限制。

现有通过商用Wi-Fi信号实现精确功率延迟分析的室内定位系统往往需要额外采集RSSI，通过路径损耗拟合发射端和接收端之间的距离，因此定位精度较低。如不额外采集RSSI时，则现有室内定位系统需要通过各类估计算法进行额外信息的推测，虽然该类技术提高信号分辨率，但推测仿真得到的结果与实际复杂多变的环境相比区别较大，无法实现实际工业应用。

发明内容

本发明针对现有技术未考虑频域相关性、定位精度较低、在低带宽场景下定位性能较差的缺陷，提出一种基于多频段CSI协同的无线定位装置及方法，利用信道切换和融合算法实现多路切换和包处理来获取多频段CSI，并针对这些多频段CSI信息进行特征提取，利用深度学习算法建立多频段CSI指纹库，无线信号的多频段协同显著提高预测位置的精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于多频段CSI协同的无线定位装置，包括：信道切换和融合单元、特征提取单元以及深度学习单元，其中：信道切换和融合单元进行多频段CSI获取，经特征提取单元进行随机相位偏移消除后，由深度学习单元在离线阶段建立指纹与位置之间的关系并在在线阶段进行位置预测。

所述的多频段包括：2.4GHz和5GHz总共有35个Wi-Fi频段CSI。

所述的随机相位偏移消除是指：通过线性变换来消除融合的多频段CSI相位的载波频率偏移(CFO)和采样频率偏移(SFO)。

技术效果

相比现有技术使用双向采集作为确认重传机制，本发明针对不同通信环境设置了三种确认重传机制。不设置确认重传机制，切换时间最短；使用双向采集，将接收端发送的包作为确认包，从而实现确认重传机制；当接收端接收到数据包，不回复该确认，发射端在给定超时时间未收到该确认会重传数据包，该方法需要每台设备拥有两张以上网卡，一张网卡不启用联网工作在monitor模式发送和接收数据包，另一张网卡启用联网通过socketTCP/UDP发送和接受确认。如果通信环境最好，适用不设置确认重传机制；如果通信环境不是最好且每台设备拥有两张以上网卡，适用通过socketTCP/UDP作为确认重传机制；如果通信环境不是最好且不是每台设别拥有两张以上网卡，适用通过双向采集作为确认重传机制。

相比现有技术或仅支持单频段CSI的相位配准算法，或不使用相位作为指纹而使用估计的AOA，本发明通过判断相邻子载波之间的融合的多频段CSI相位值变化是否大于给定阈值π来补偿融合的多频段CSI相位值多个2π得到补偿后的多频段CSI相位；通过线性变换得到配准后的多频段CSI相位。

附图说明

图1为本发明系统示意图；

图2为实施例场景示意图；

图3为实施例数据采集示意图；

图4和图5为实施例效果示意图。

具体实施方式