[发明专利]一种基于Probe Request帧的智能终端被动定位方法

摘要

本发明涉及一种基于Probe Request帧的智能终端被动定位方法，包括如下步骤：1）Probe Request帧监听；2）路径移动；3）被监听终端相对位置计算，利用无线信号的接收距离和接收功率之间的数值关系，以及监听人行走路径与被监听终端的几何关系，通过三角余弦定理得到一个非线性方程组，运用牛顿迭代法，通过计算雅可比(Jacobi)矩阵，求解该非线性方程组，从而确定被监听智能终端的位置。在本方法中，监听人使用智能终端就可以确定另一个被监听智能终端的相对位置，通过监听Wi‑Fi智能终端发送的Probe Request广播帧，对其实现被动定位。

主权项

1.一种基于Probe Request帧的智能终端被动定位方法，其特征是，包括如下步骤：1)Probe Request帧监听：利用一个智能终端设备monitor模式下的Wi‑Fi部件，侦听从另一个Wi‑Fi智能终端设备广播的Probe Request帧，并解析数据帧中的信号强度和MAC(Media Access Control)物理地址信息，作为被动定位方法中的基本数据；2)路径移动：监听人持智能终端设备沿直线路径行走，在采集点接收由被监听设备广播发送的Probe Request帧，针对某一MAC地址的被监听智能终端，计算在采集点接收到的包含该MAC地址的Probe Request帧中RSSI字段值的平均值，将其作为该被监听设备在该采集点上Wi‑Fi信号强度的估计值；3)被监听终端相对位置计算：利用无线信号的接收距离和接收功率之间的数值关系，以及监听人行走路径与被监听终端的几何关系，通过三角余弦定理得到一个非线性方程组，运用牛顿迭代法，通过计算雅可比(Jacobi)矩阵，求解该非线性方程组，从而确定被监听智能终端的位置，计算过程如下：无线信号的接收距离和接收功率之间的关系如公式(1)表示；式中P_RX表示接收信号的强度；P_RX(1)表示距离1米时接收信号的强度；d表示信号发送和接受单元之间的距离；n表示路径衰减指数(Path Loss Exponent)；于是，A、B点的接收功率R_A、R_B与W之间距离的关系用公式(2)(3)(4)表示，其中d_AW表示A与W之间的距离，d_BW表示B与W之间的距离，d_CW表示C与W之间的距离，将公式(2)除以公式(3)，公式(3)除以公式(4)，消去路径衰减指数n，令得到lgd_AW＝k₁lgd_BW                     公式(5)lgd_CW＝k₂lgd_BW                     公式(6)基于三角函数余弦定理，三角形ABW、BCW和ACW应满足：α表示角AWB,β表示角BWC； 结合公式(5)(6),得到公式(8)中k₁和k₂可以由P_RX(1)、测量值R_A、R_B和R_C计算得到，d_BW、α和β为待求解的未知数； 公式(8)为非线性方程组，运用牛顿迭代法，通过计算雅可比(Jacobi)矩阵，求解d_BW、α和β，再根据公式(5)(6)求得d_AW，d_CW，从而确定被监听设备与监听人之间的相对位置。