[实用新型]一种基于天线差分信号处理的室内定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种室内定位装置，尤其是一种基于天线差分信号处理的室内定位装置，主要应用于智能手机的定位，属于通讯定位领域。

背景技术

随着全球定位系统GPS技术的成熟和广泛应用，基于位置的服务LBS已经成为互联网承载的一类重要业务，但对于人们居留时间长达80%的室内环境，GPS无法提供有效的定位服务。

室内定位从技术上可以分为基于WiFi、BLE、ZigBee、SubG以及超宽带UWB的微波无线定位技术、基于LF磁信号的磁场定位技术、基于超声波的声定位技术、基于可见光或红外的光定位技术、基于摄像头的计算机视觉定位技术、基于室内地磁异常匹配的定位技术、基于微机电MEMS运动传感器的惯导技术等。其中微波无线定位技术、磁场定位技术、声定位技术、光定位技术需要在室内环境部署专用设备，生成并发射对应的定位信号，这些设备称之为定位信标。

在各类微波无线定位技术中，由于WiFi、BLE已集成进主流智能手机中，无需专门的定位终端，便于各种新型LBS服务的推广；同时WiFi与BLE具有定位信标成本低，定位服务区域广等优势，已成为面向智能手机的室内定位系统首选技术。

基于WiFi/ BLE的室内定位系统多采用接收信号强度（Received Signal Strength ：RSS）进行定位，这类技术需要提前在现场进行大量的RSS值采集与训练，定位流程复杂；WiFi与BLE作为2.4GHz的电磁波，RSS受人流密度与分布变化影响较大，实际定位时，如果人流密度与分布较训练时发生较大变化，定位性能下降严重，稳定性差；由于不同类型手机的WiFi/BLE的RSS测量值差别较大，难以适用于其他型号的手机，制约了室内定位系统的应用效果与适用范围。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提出一种基于天线差分信号处理的室内定位装置，该定位装置设置多个定位信标，智能手机接收到不同定位信标的不同天线发射的WiFi/BLE定位信号，并对定位信号进行RSS差分处理，根据处理结果定位智能手机的位置，定位装置无需进行大量的RSS值采集与训练，简化了定位流程，且不受人流密度和分布变化，能够适配各类智能手机，提升了系统的稳定性和适用性。

为实现以上技术目的，本实用新型的技术方案是：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和被定位智能手机，所述若干个定位信标与被定位智能手机的距离不超过20m，所述定位信标包括WiFi单元、BLE单元和天线单元，所述WiFi单元内置有MCU微控制器，所述MCU微控制器控制WiFi单元发送WiFi Beacon帧消息，所述天线单元包括射频开关、第一天线和第二天线，所述射频开关可分别与第一天线、第二天线连接，所述MCU微控制器与BLE单元连接，且用于控制BLE单元发送BLE通告消息，所述BLE单元和WiFi单元均与天线单元的射频开关连接，且通过MCU微控制器控制射频开关实现WiFi单元与BLE单元之间信号通道的切换，所述定位信标通过天线单元的第一天线和第二天线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通过扫描定位信标发出的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，根据不同定位信标不同天线发出的WiFi Beacon帧或BLE通告消息的RSS差，判定被定位智能手机的位置。

进一步地，所述定位信标的天线单元的天线为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。

进一步地，所述定位信标广播WiFi Beacon帧或BLE通告信息的周期为100ms。

进一步地，所述定位信标还包括供电与时钟单元，所述供电与时钟单元分别与WiFi单元和BLE单元连接，所述供电与时钟单元为定位信标提供电源与基准工作时钟。

为进一步地实现以上技术目的，本实用新型还提出了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. 部署各个定位信标的位置，确定定位信标中第一天线和第二天线方位、方向角、增益；

步骤二. 所述定位信标通过第一天线和第二天线交替对外周期广播WiFi Beacon帧或BLE通告消息；