[发明专利]基于无线局域网的室内通信与定位一体化方法及系统

权利要求书

1.基于无线局域网的室内通信与定位一体化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1,请求：用户终端设备向无线局域网接入点(Access Point，AP)发送定位的请求帧，AP通过天线阵列接收该请求帧；所述天线阵列是优化之后的稀疏阵列，阵元之间的最小距离大于一个波长；

S2，解包：AP对步骤S1中接收的请求帧进行解包，利用802.11协议物理层帧结构中的前导码获得信道状态信息(Channel State Information，CSI)，并将CSI发送给服务器；

S3，多CSI信息保存：服务器在收到步骤S2中请求帧的CSI之后，持续从AP中获取该定位请求帧后续通信帧的CSI，对所有的CSI进行保存；

S4，位置估测：服务器对步骤S3保存的所有CSI，通过时延角度参数估计方法，估测出用户的时延或者角度信息，随后使用这些信息估计出用户的位置；所述时延角度参数估计方法包括多重信号分类算法或旋转不变子空间算法，通过多重信号分类算法或旋转不变子空间算法的时延角度参数估计方法估测出直达径的角度和时延，使用CSI估测出用户相对于该AP的角度与时延τ，用户相对于此AP的相对位置信息为其中c为光速；则用户在全局坐标系下的位置信息为(x_user,y_user,z_user)＝(x_r,y_r,z_r)+(x_AP,y_AP,z_AP)，其中(x_AP,y_AP,z_AP)为服务器结合AP自身在全局坐标系下的位置信息；

S5，反馈：服务器将步骤S4估测出的用户位置信息由AP反馈给用户，在用户终端设备中显示。

2.如权利要求1所述的基于无线局域网的室内通信与定位一体化方法在多AP的运用，其特征在于包括如下步骤：

S1,请求：用户终端设备向至少两个无线局域网接入点(Access Point，AP)发送定位的请求帧，每个AP分别通过天线阵列接收该请求帧；

S2，解包：AP对步骤S1中接收的请求帧进行解包，利用802.11协议物理层帧结构中的前导码获得信道状态信息(Channel State Information，CSI)，并将CSI发送给服务器；

S3，多CSI信息保存：服务器在收到步骤S2中请求帧的CSI之后，持续从各AP中获取该定位请求帧后续通信帧的CSI，对所有的CSI进行保存；

S4，位置估测：服务器对步骤S3保存的各AP对应的所有CSI，通过如多重信号分类(Multiple Signal Classification，MUSIC)算法，旋转不变子空间(Estimation ofSignal Parameters via Rotational Invariant Techniques，ESPRIT)算法等时延角度参数估计方法，利用CSI估测出用户相对于每个AP的角度然后在空间中搜索满足以下条件的点：

该坐标位置(x_user,y_user,z_user)即为服务器使用多AP进行定位时估测出的用户位置信息；

S5，反馈：服务器将步骤S4估测出的用户位置信息由AP反馈给用户，在用户终端设备中显示。

3.实施如权利要求1所述方法的基于无线局域网的室内通信与定位一体化系统，其特征在于，至少包括：

用户终端设备：所述设备用于发送定位请求帧和通信帧，并用于通信与定位后的位置信息显示；

无线局域网接入点：所述无线局域网接入点使用优化过的稀疏阵列，阵元间的最小距离大于一个波长，用于接收用户终端设备的请求帧和通信帧，并对其解包后获得信道状态信息；

服务器：所述服务器与无线局域网接入点通信，对无线局域网接入点获得的信道状态信息保存和处理，结合无线局域网接入点的阵列位置信息，利用信道状态信息与相应的时延角度参数估计方法，估测出用户位置信息，并将该位置信息发回至用户终端，在用户终端中实时显示用户位置。

4.如权利要求3所述的基于无线局域网的室内通信与定位一体化系统，其特征在于，所述无线局域网接入点内置天线阵列，该天线阵列是优化之后的稀疏阵列，该阵列可同时用于定位与通信。