[发明专利]一种利用WIFI场强进行离去角度估计的定位方法

摘要

本发明公开了一种利用WIFI场强进行离去角度估计的定位方法，包括(1)发送节点使用恒定的发送功率，分时发送若干个定向的广播信号并进行旋转切换，不同波束上的信号通过网络标识符SSID来进行区分；(2)待测节点检测到各方向上发送的广播信号，并分别记录场强信息，通过场强的分布情况来估计自身相对于发送节点的离去角度（包括方位角θ和俯仰角）；(3)在实际应用背景下，待测节点结合发送节点的位置与自身相对发送节点的离去角度估计进行位置估计。本发明根据离去角度估计最终实现节点的位置估计，具有精度高，设备简单以及运算复杂度低的优点。

主权项

一种利用WIFI场强进行离去角度估计的定位方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)发送节点发送信号：网络架构的搭建至少使用一个发送节点，各发送节点配备以一定时隙间隔进行波束旋转切换的定向天线，并且使其中一根定向天线主波束方向竖直向下，其他定向天线以同一倾角斜向下均匀地围成一周，其中波束切换部分由基带处理、D/A变换、控制部分和射频发送部分构成；其中，基带处理根据IEEE 802.11协议的Beacon信号帧结构，构造多个广播Beacon信号数据帧，通过网络标识符SSID字段给各帧配置不同的SSID，并按照协议规范分别进行CRC校验、扩频、加扰处理，得到发送数据序列，最终完成基带信号调制，生成对应的基带数据；D/A变换将基带数据进行D/A变换，上变频到射频后使用定向天线发送；为了使不同标识符的Beacon信号对应不同的波束方向，将空间划分为若干虚拟区域，利用控制信号来控制波束的切换以及选择各波束方向上对应的发送数据，最终以恒定的功率在各个方向上发送带有不同SSID的广播Beacon信号；(2)待测节点估计离去角度：首先将发送节点的位置、各发送方向对应的Beacon信号的SSID以及天线方向图数据信息存储到手机或PC终端，网络中的待测节点在工作模式下进行采样，接收射频信号并利用自身的收发模块对其进行下变频处理，监听并记录各个SSID对应信号的RSSI，根据各RSSI取值估计离去角度；具体方法是，对于四周的定向天线对应的信号，选择取值最大的两个RSSI，即为相邻天线上对应信号的场强，计算比值，通过与水平方向图中场强的分布进行匹配便能估计待测节点相对于发送节点的方位角θ；选择取值最大的一个RSSI值与竖直向下方向对应信号的RSSI，求比值并与垂直方向图匹配估计俯仰角(3)待测节点估计位置：在单个发送节点的情况下，通过已知的发送节点的位置信息与步骤(2)中的离去角度估计结果，在球坐标系下，待测节点位于以发送节点为起点的射线上，结合待测节点距离地面的高度，估计待测节点的位置；在采用多个发送节点的情况下，分别经过各个发送节点确定待测节点所在的射线，计算各射线交点即为节点位置估计值。