[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

说明书

本发明公开了一种基于无线局域网的室内通信与定位一体化方法及系统，包括：S1,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；S2，AP对步骤S1中接收的请求帧进行解包，获得信道状态信息（Channel State Information，CSI），并将CSI发送给服务器；S3，服务器在收到请求帧的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，服务器对所有CSI，通过时延角度参数估计方法，估测出用户位置信息；S5，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。本发明基于无线局域网，将通信与定位一体化相结合，实现室内的实时位置显示，为后续室内导航、位置指引等提供有力帮助。

技术领域

本发明属于无线通信与室内定位技术领域，特别涉及一种利用无线局域网接入点内置的天线阵列进行室内通信与定位一体化定位方法及系统。

背景技术

在上世纪无线电技术的发展历史中，定位系统对于国防和民用都有着非常重要的意义，成为了各国相继投入巨大资源研发的对象。全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元的卫星导航与定位系统。GPS自问世以来，就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活吸引了众多用户。自此以后，各国相继开始研发本国的定位系统，2007年，联合国将美国GPS、中国北斗、俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略确定为全球四大导航系统。

近年来，随着移动通信的发展，对目标的精准定位在改善用户体验和一些基于位置的服务中扮演者不可或缺的角色。相比于室外空旷，障碍物少的环境，室内的环境更加复杂，所面临的挑战也更多。在室内环境无法直接使用卫星信号定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题，最终定位物体当前所处的位置。

室内定位技术有着非常重要的应用价值，越来越多的行业领域开始采用高精度室内定位技术来推动行业管理或服务升级。机场火车站通过室内手机导航帮助乘客快速找到对应的通道或窗口，大型商业中心基于场所内的消费者位置数据开发一系列的互动营销策略，矿产开采或石油化工生产通过高精度人员定位技术来保障生产安全，隧道地铁等施工建设过程中通过对隧道内的作业人员进行定位从而推动工程建设领域的数字化管理变革…从室外到室内，从地上到地下，高精度定位技术的应用价值已是不显自彰。

室内定位技术的算法按照测量物理量的不同，通常分为基于测距与位置指纹的定位算法。测距的定位算法通常基于到达时间(Time of Arrival，ToA)、到达时间差(TimeDifference of Arrival，TDoA)，接收信号强度(Received Signal Strength Indication，RSSI)与到达角(Angle of Arrival，AoA)。

除通讯网络的蜂窝定位技术外，常见的室内无线定位技术还有：蓝牙(BlueTooth)、红外线、超宽带(Ultra-wideband，UWB)、ZigBee、动作捕捉和超声波等，这些定位技术一来对目标物的硬件要求很高，比如需要另配陀螺仪、加速度计及摄像头等外接设备，经济成本较高；二来对于使用环境也有要求，对于外部环境的变化，敏感性欠佳，工作效率较低，例如基于指纹(fingerprint)的定位方法，对环境极其敏感，环境发生变化后需要重新采集指纹信息，费时费力；三来几乎通信与定位由不同的设备完成，结构复杂。而无线局域网不论在可部署性还是通用性上都非常优秀，因而利用无线局域网进行室内通信与定位一体化的方案就变得非常重要了。

发明内容