[发明专利]一种基于天线差分信号处理的室内定位装置及方法

权利要求书

1.一种基于天线差分信号处理的室内定位装置，其特征在于，包括若干个定位信标（1）和被定位智能手机（2），所述若干个定位信标（1）与被定位智能手机（2）的距离不超过20m，所述定位信标（1）包括WiFi单元（14）、BLE单元（15）和天线单元（16），所述WiFi单元（14）内置有MCU微控制器，所述MCU微控制器控制WiFi单元（14）发送WiFi Beacon帧消息，所述天线单元（16）包括射频开关（13）、第一天线（11）和第二天线（12），所述射频开关（13）可分别与第一天线（11）、第二天线（12）连接，所述MCU微控制器与BLE单元（15）连接，且用于控制BLE单元（15）发送BLE通告消息，所述BLE单元（15）和WiFi单元（14）均与天线单元（16）的射频开关（13）连接，且通过MCU微控制器控制射频开关（13）实现WiFi单元（14）与BLE单元（15）之间信号通道的切换，所述定位信标（1）通过天线单元（16）的第一天线（11）和第二天线（12）交替向外广播携带自身标识ID与天线ID的WiFi Beacon帧或BLE通告消息； 所述被定位智能手机（2）通过扫描定位信标（1）发出的WiFi Beacon帧或BLE通告信息，获取WiFi Beacon帧或BLE通告消息中的定位信标ID与天线ID，根据不同定位信标（1）不同天线发出的WiFiBeacon帧或BLE通告消息的RSS差，判定被定位智能手机（2）的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于天线差分信号处理的室内定位装置，其特征在于，所述定位信标（1）的天线单元（16）的天线为2~4个，天线的工作频段为2.4GHz，各个天线为具有不同方向角和增益的天线或为具有相同方向角和增益，但放置方向不同的天线。

3.根据权利要求1所述的一种基于天线差分信号处理的室内定位装置，其特征在于，所述定位信标（1）广播WiFi Beacon帧或BLE通告信息的周期为100ms。

4.根据权利要求1所述的一种基于天线差分信号处理的室内定位装置，其特征在于，所述定位信标（1）还包括供电与时钟单元（17），所述供电与时钟单元（17）分别与WiFi单元（14）和BLE单元（15）连接，所述供电与时钟单元（17）为定位信标（1）提供电源与基准工作时钟。

5.一种基于天线差分信号处理的室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一. 部署各个定位信标（1）的位置，确定定位信标（1）中第一天线（11）和第二天线（12）方位、方向角、增益；

步骤二. 所述定位信标（1）通过第一天线（11）和第二天线（12）交替对外周期广播WiFiBeacon帧或BLE通告消息；

步骤三. 被定位智能手机（2）扫描WiFi Beacon帧或BLE通告消息，获取WiFi Beacon帧或BLE通告消息中的定位信标（1）ID与天线ID，及定位信标（1）的RSS值；

步骤四. 所述被定位智能手机（2）对定位信标（1）ID相同但天线ID不同的RSS值进行差分处理，根据处理结果，结合定位信标（1）部署位置、天线放置方向，获得被定位智能手机（2）的位置。

6.根据权利要求5所述的一种基于天线差分信号处理的室内定位方法，其特征在于，所述差分处理的过程为：所述被定位智能手机（2）扫描各个定位信标（1）的每个天线连续发出的3个WiFi Beacon帧或BLE通告消息，获取每个天线的3个RSS值，然后求平均值，记为RSS的估计值，对不同天线的RSS估计值进行差分比较。

7.根据权利要求6所述的一种基于天线差分信号处理的室内定位方法，其特征在于，对不同天线的RSS估计值进行差分比较前，通过计算天线3个RSS值的方差来判断RSS估计值是否接近真实值，若方差较小，则说明RSS估计值接近真实值，定位信标（1）的天线发出的定位信息准确；若方差较大，则说明RSS估计值偏离真实值，定位信标（1）的天线发出的定位信息不准确。

8.根据权利要求5所述的一种基于天线差分信号处理的室内定位方法，其特征在于，所述定位信标（1）通过设置不同的天线个数、天线放置方位及天线的方向角、增益，并指定定位信标（1）的自身部署位置，能够适用于不同的应用场景，满足不同的应用需求。