[发明专利]一种基于细粒度子载波信息的低代价被动式定位方法

摘要

本发明公开了一种基于细粒度子载波信息的低代价被动式定位方法，包括构建WI‑FI收发网络，当构建的WI‑FI收发网络中没有目标时，采集每条链路的CSI值作为基线CSI值，当构建的WI‑FI收发网络中存在一个目标时，采集每条链路的CSI值作为CSI测量值，对CSI测量值进行滤波预处理得到预处理后CSI值，根据功率衰减模型建立方程组，构造目标函数并对目标函数求解，即实现目标定位；本发明避免了大量的人力和物力建立指纹库，减少相应的成本，并且对获得的CSI值进行预处理，有效降低多径对定位精度的影响，提高了基于模型被动式定位方法的可行性。

主权项

1.一种基于细粒度子载波信息的低代价被动式定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，构建WI‑FI收发网络，包括N个发送端和M个接收端，还包括M×N条链路，其中任意一个发送端到任意一个接收端即为一条链路，所述的WI‑FI收发网络分为第一菲涅尔区域外部和第一菲涅尔区域内部，所述的第一菲涅尔区域内部分为视距路径和非视距路径；步骤2，当构建的WI‑FI收发网络中没有目标时，采集每条链路的CSI值作为基线CSI值F_k，1≤k≤K，K为每条链路采集的CSI值的子载波数量；步骤3，当构建的WI‑FI收发网络中存在一个目标时，采集每条链路的CSI值作为CSI测量值O_k，1≤k≤K；步骤4，若WI‑FI收发网络中存在的目标在第一菲涅尔区域外部，则通过(式1)对CSI测量值进行滤波预处理得到预处理后CSI值CSI_ycl：其中，CSI_ycl为预处理后CSI值，O_k是第k个子载波的CSI测量值，f₀是中心频率，f_k是第k个子载波的频率，K是子载波总数；若WI‑FI收发网络中存在的目标在第一菲涅尔区域内部，则对CSI测量值进行滤波预处理：去除CSI测量值中子载波幅度大于基线CSI值子载波幅度的CSI测量值，即得到预处理后CSI值；步骤5，通过对(式2)所示的目标函数求解，得到发送端、接收端、目标的坐标，即实现目标定位；其中，Y为N个发送端和M个接收端组成的所有链路数量，C_i为发送端i的坐标，C_i＝[x_i，y_i]；C_j为接收端j的坐标，C_j＝[x_j，y_j]；C_a为目标的坐标，C_a＝[x_a，y_a]；h_a表示目标最高点到第ij链路的距离；CSI_ijy为预处理后第ij链路的CSI值；PFM(C_i，C_j，C_a，h_a)表示估计WI‑FI收发网络中存在一个目标时第ij链路的CSI测量值R_ij：当目标在视距路径上时，R_ij＝L_ij+D_ija+A_a当目标在非视距路径但在第一菲涅尔区域内部时：R_ij＝L_ij+D_ija当目标在第一菲涅尔区域外部时：R_ij＝L_ij其中，A_a为目标遮挡视距路径时的吸收衰减值，第ij链路为发送端i和接收端j之间的链路；R_ij为WI‑FI收发网络中存在一个目标时第ij链路的估计CSI测量值；i＝1，…，N；j＝1，…，M；L_ij为第ij链路的传播衰减值：d_ij是发射端i和接收端j的距离，λ是在中心频率的波长；D_ija为目标遮挡第ij链路引起的绕射衰减值：v为菲涅尔‑基尔霍夫绕射参数，h_a表示目标最高点到第ij链路的距离，d_ia是发射端i和目标的距离，d_ja是接收端j和目标的距离；其中，其中，步骤1中所述的WI‑FI收发网络分为第一菲涅尔区域外部和第一菲涅尔区域内部，所述的第一菲涅尔区域内部分为视距路径和非视距路径是指：若ΔCSI_eff＞A_to，则WI‑FI收发网络中存在的目标在视距路径上；若δ_eff＜ΔCSI_eff≤A_to，则WI‑FI收发网络中存在的目标在非视距路径但在第一菲涅尔区域内部；若ΔCSI_eff≤δ_eff，则WI‑FI收发网络中存在的目标在第一菲涅尔区域外部；其中，A_to为预设的目标遮挡视距路径时的吸收衰减初始值；δ_eff为基线CSI值子载波的平均标准差，f₀是中心频率，f_k是第k个子载波的频率，δ_k是第k个子载波的基线CSI值的标准差，k＝1，…，K；K为每条链路采集的CSI值的子载波数量；ΔCSI_eff表示有效CSI的变化，f₀是中心频率，O_b为基线CSI值，F_b为CSI测量值，I＝{b：O_b‑F_b＞δ_eff，1≤b≤K}。