[发明专利]一种基于物理层的无线网络室内定位的实现方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于物理层的无线网络室内定位的实现方法及其装置。 

背景技术

随着通信技术和无线网络的快速发展，人们对无线室内定位的需求与日俱增。为了向用户提供基于定位信息的各种服务，室内定位作为定位技术研究的一个热点，越来越受到人们的关注。无线局域网络(Wireless Local Area Networks，WLAN)是一种广泛部署的新型信息获取平台，作为在实现室内定位的一项技术，其高密度低成本的特性尤其具备竞争力。然而，由于室内环境的复杂性，室内定位技术面临重大挑战。如何消除这种影响，从而提高无线局域网室内的定位性能成为问题。 

现行大多数无线室内定位技术是依据开放环境下的射频信号传播损耗模型中接收信号强度与距离的关系进行目标点的位置计算。作为通用的无线电接收机技术指标，接收信号的强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)值是一个对接收端射频信号强度的测量值，指示接收端天线的功率大小。RSSI值越大代表信号越强，反之则信号越弱。在从理论上讲，射频信号从发射源到接收端沿着单独的一条直线视距路径传播，并随着距离增加，接收端信号强度会相应减弱。然而在现实复杂的室内环境中，发射源和接收端之间往往存在各种障碍物(天花板、地板和墙壁等)，使得信号沿不同的非直线(或者反射)的路径进行传播，这就是通常所说的多径效应。在这种效应下，沿各种相异的反射路径传播的射频信号在接收端相互重叠或抵消，使得接收信号强度不再满足信号传播损耗模型。换言之，由接收信号强度依据射频信号传播模型计算发射源与接收端之间距离的方法会产生定位不准的影响。因此，利用接收信号的强度指示值(RSSI值)去计算信号强度并不可靠。 

现有基于接收信号强度指示(RSSI)值的无线网络定位技术如下：RADAR是第一个提出应用无线局域网络的接受信号强度指示(RSSI)值的室内定位系 统。它部署了一个标准的802.11网络适配器来测量在多个基站的无线电信号强度，采用KNN算法处理离线阶段接入点的信号强度测量的实验数据。此外，它兼顾墙壁衰减因子(WAF)和地面衰减因子(FAF)构建一个信号传播模型，RADAR精度为3米；Horus应用概率算法来确定目标位置，并具有高精度(0.6米)。另一种是设计了在线定期测量RSSI值以减缓多径衰落及物理环境变化的不良影响的室内定位系统。该系统对环境波动具备良好适应性，并保持定位误差在3米以内。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于物理层的无线网络室内定位的实现方法及其装置，可以有效地减少室内环境多径的影响，提高定位的精度及降低成本。 

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于物理层的无线网络室内定位的实现方法，所述方法包括： 

基于物理层的正交频分复用平台获取目标节点的多个子载波的信道状态信息； 

根据所述多个子载波的信道状态信息计算信号强度； 

根据所述信号强度优化室内环境的传播路径损耗模型； 

根据优化后的传播路径损耗模型计算每个发送方与接收方的距离； 

根据所述信号强度和所述距离对所述目标节点进行定位。 

优选地，所述根据所述多个子载波的信道状态信息计算信号强度的步骤包括： 

通过OFDM的快速傅立叶逆变换对所述信道状态信息进行优化并获得优化后的子载波信道状态信息； 

根据所述优化后的子载波信道状态信息计算信号强度。 

优选地，所述通过OFDM的快速傅立叶逆变换对所述信道状态信息进行优化并获得优化后的子载波信道状态信息的步骤包括： 

将频域上的多个子载波的信道状态信息进行快速傅立叶逆变换以获得时域上的信道响应； 

对从时域区分的多径信号进行滤波处理并获得所述多径信号的直线视距； 

根据所述信道响应和所述多径信号的直线视距获得优化后的子载波信道状态信息。 

优选地，所述根据所述信号强度优化室内环境的传播路径损耗模型的步骤包括： 

获取所述优化后的子载波信道状态信息与距离之间的对应关系； 

根据所述对应关系对室内环境的传播路径损耗模型进行优化。 

优选地，所述根据所述信号强度和所述距离对所述目标节点进行定位的步骤为：根据所述信号强度和所述距离通过三点定位方法对所述目标节点进行定位。 

优选地，所述多个子载波的信道状态信息的数量为30个。