[发明专利]基于软件无线电平台的WLAN测距方法

说明书

本发明公开了一种基于软件无线电平台的WLAN测距方法。首先，通过GPS时钟(GPS disciplined oscillator，GPSDO)获取高精度的GPS原子时钟作为软件无线电平台的参考时钟源，通过这种方法来消除采样频率偏移带来的相位误差。然后通过将所有的子载波减去第一个用于通信的子载波的相位值来消除载波频率偏移带来的相位误差。接着通过设置提前采样的时间为零来消除包检测时延带来的相位误差。最后通过三次样条插值来消除子载波之间的整周模糊度，并通过已知的距离对设备进行一次校正得到初始的子载波间的相位的差值，而实际测量的距离就可以通过该已知的距离加上实际测得的距离差得到，通过该方法能够得到较高的测距精度。

技术领域

本发明属于室内定位技术，具体涉及一种软件无线电平台下，通过在接收端获取WLAN信道状态信息，并通过WLAN信道状态信息的相位进行测距的方法。

背景技术

近年来，互联网以及物联网的飞速发展，增大了人们对基于位置服务LBS(Location Based Service)的需求，如在地下停车场快速搜寻停车位，在大型商场寻找电梯口等。而基于卫星定位的全球导航卫星系统GPS(Global Positioning System)无法在室内定位，室内定位技术成为了与人们生产与生活关系最为密切的技术之一。而测距作为室内定位中最为重要的部分之一，它的精度直接决定了定位的精度，提高室内测距的精度对提高室内定位的精度有着重要的作用。传统的测距方法主要基于RSSI或指纹来进行测距，此类方法受环境影响较大，并且需要花费较大的代价来进行建库，因此基于信道状态信息CSI(Channel State Information)的室内测距方法逐渐变为主流的测距方法。

目前主要有以下几种主流的基于CSI室内测距方法，第一种是使用CSI幅值，并建立传播模型来进行测距的方法，该方法相比于RSSI具有更细粒度的信道信息，因此能得到更高精度的距离信息，但是此类方法同样具有受到环境影响较大的缺陷。第二种是基于到达角AoA(Arrival of Angle)的测距方法，该方法需要使用多根天线，使用的是多根天线的相位差来进行角度估计，然后通过建立几何模型进行距离估计，但是该方法需要联合多个站点才能进行测距，在很多只有单节点的系统中无法使用。第三种是最近由MIT提出的通过单个站点的跳频以及双向通信来消除误差，并通过中国剩余定理联合多个方程进行整周模糊度的求解的方法。该方法首先受到误差影响较大，细微的相位误差都会导致相位的无法对齐，从而导致真实相位的结算造成很大的偏差，并且这类使用双向通信的方法还需要在接收端运行程序当收到发送端发送的程序包的时候需要立马返回数据包，这种方式对用户是十分的不友好的。

本发明通过软件无线电平台获取CSI的相位信息，并整合各种相位误差消除方法来得到精确的子载波间的相位误差，并通过子载波间相位差的累积值来求解距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种在软件无线电平台下，使用WLAN信道状态信息的相位来进行测距的方法，它能有效提高单站点的情况下对目标的测距精度。

本发明所述的在软件无线电平台下，使用信道状态信息进行测距方法，包括以下步骤：

步骤一、设计接收机的流图，保证获取的CSI是单次运行得到的数据而不存在之前数据的干扰；

步骤二、设计发射机的流图，使得发射机的信号相关参数与接收机的一致；

步骤三、启动发射机与接收机，获取原始的CSI相位φ_i,k，可以表示为

φ_i,k＝θ_i,k-k·(λ_pdd+λ_sfo)+β_i