一种无线终端的定位方法及装置与流程

本发明实施例涉及无线通信技术，尤其涉及一种无线终端的定位方法及装置。

背景技术：

随着无线技术的发展和数据处理能力的提高，基于位置的服务成为最具发展潜力的移动互联网业务之一。无论是有关于室内还是室外，快速、准确地获得无线终端的位置信息和提供位置服务的需求变得日益迫切。

目前无线终端的定位方法主要采用基于GPS(Global Positioning System，全球定位系统)的定位技术。然而在人群繁杂的地方，或者移动信号不佳的场所，例如在公共安全领域、矿产资源开发、旅游业等，采用GPS定位技术会出现定位结果不稳定的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种无线终端的定位方法及装置，以实现在移动信号不佳时为用户提供稳定的定位服务，提高无线网络信道的带宽利用率以及无线设备吞吐量。

第一方面，本发明实施例提供了一种无线终端的定位方法，包括：

根据多个前端接收到的目标无线信号，确定目标无线终端对应的方向向量；

获取所述目标无线终端对应的相对距离；

根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无线终端的定位装置，该装置包括：

方向向量确定模块，用于根据多个前端接收到的目标无线信号，确定目标无线终端对应的方向向量；

相对距离获取模块，用于获取所述目标无线终端对应的相对距离；

绝对坐标获取模块，用于根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

本发明实施例通过多个前端接收到的目标无线信号计算目标无线终端的方向向量，结合相对距离以及预设基站坐标，从而确定目标无线终端的绝对坐标，解决了现有技术中由于移动信号不佳而导致的定位结果不稳定的问题，由于预设基站(如无线保真Wi-Fi信号基站)能够在其辐射范围内提供的稳定的信号输出，因此能够实现在移动信号不佳时结合预设基站坐标和相对距离以及方向向量，确定用户设备的绝对坐标，进而为用户提供稳定的定位服务，提高无线网络信道的带宽利用率以及无线设备吞吐量的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种无线终端的定位方法的流程示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种无线终端的定位方法的流程示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种无线终端的定位方法的流程示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种无线终端的定位装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的应用环境示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本发明实施例提供的技术方案可应用到如图5所示的应用环境中。示例性的，利用无线定位设备520分别对第一移动终端530、第二移动终端540、第三移动终端550进行定位，并将各个移动终端的定位值发送给监控端510进行显示和/或保存。本发明实施例优选可适用于无线定位设备520对其中一个移动终端，即第一移动终端530的定位。

图1为本发明实施例一提供的一种无线终端的定位方法的流程示意图，该方法可适用于无线终端定位的情况，该方法可以由无线定位装置来执行，该装置可由硬件和/或软件组成，并一般可集成在无线定位系统以及所有包含定位功能的无线网络系统中。具体包括如下步骤：

S110、根据多个前端接收到的目标无线信号，确定目标无线终端对应的方向向量。

其中，前端可以是射频前端，设置于Wi-Fi基站的天线中，天线配置在无线定位设备中。具体的，射频前端可以采用ADI(Analog Device Instrument，亚德诺半导体)芯片完成对Wi-Fi信号的接收、采样。

优选地，通过分布式排列的至少四个天线的射频前端对Wi-Fi信号进行捕捉，使得不同的天线能够接收到来自目标无线终端发送的同一目标无线信号，该信号可以是由目标无线终端发送的数据报信号，从而不用为了定位而额外发送特定信号。

优选地，计算目标无线终端的位置向量的方法可以是ESPRIT(Estimating signal parameters via rotational invariance techniques，借助旋转不变技术估计信号参数)算法，该算法可用于估计信号源的DOA(Direction of arrival，波达方向)。DOA是指空间信号的到达方向。具体的，根据包含多个天线的天线阵列收到的目标无线信号使用ESPRIT算法，即可得到以无线定位设备为坐标原点，目标无线终端的方向向量。

S120、获取所述目标无线终端对应的相对距离。

其中，相对距离可以是目标无线终端与无线定位设备之间的距离。具体的，可以通过天线接收到的目标无线信号的RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)来确定相对距离，RSSI与距离d之间的关系为：

RSSI＝A-10×nlg(d)

其中，A为无线各向同性条件下，与发射点距离1m处的RSSI，经多次测量所取的均值；n为与环境相关的路径损耗指数，根据不同的环境，选择不同的经验值，取值范围为[1.5,6]。如表1所示，路径损耗指数n在不同环境下存在不同的取值。

表1

当计算出距离d后，结合目标无线终端方向向量对应的垂直方向角度值θ，利用直角三角形的余弦公式即可算出相对距离s：

s＝dcosθ

S130、根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

示例性的，目标无线终端的绝对坐标计算方法为：建立一个以无线定位设备为坐标原点的坐标系，根据方向向量确定目标无线终端的水平方向角度值，根据相对距离以及水平方向角度值，即可唯一确定目标无线终端相对于无线定位设备所在的预设基站的具体位置，然后可以根据预设基站的经纬度坐标确定目标无线终端的绝对坐标，其中，绝对坐标为经纬度坐标。

本实施例的技术方案，通过多个前端接收到的目标无线信号计算目标无线终端的方向向量，结合相对距离以及预设基站坐标，从而确定目标无线终端的绝对坐标，解决了现有技术中由于移动信号不佳而导致的定位结果不稳定的问题，由于预设基站(如无线保真Wi-Fi信号基站)能够在其辐射范围内提供的稳定的信号输出，因此能够实现在移动信号不佳时结合预设基站坐标和相对距离以及方向向量，确定用户设备的绝对坐标，进而为用户提供稳定的定位服务，提高无线网络信道的带宽利用率以及无线设备吞吐量的效果。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种无线终端的定位方法的流程示意图。本实施例以上述实施例为基础进行优化，提供了优选的无线终端的定位方法，具体是，所述根据多个前端接收到的目标无线信号，确定目标无线终端对应的方向向量进一步优化为：对所述多个前端中每个前端接收到的目标无线信号进行模数转换，得到每个前端对应的无线数字信号；将所述每个前端对应的无线数字信号进行下变频处理，得到每个前端对应的无线数字基带信号；获取所述每个前端对应的无线数字基带信号中的相位值，得到每个前端对应的相位值；根据所述每个前端对应的相位值计算所述目标无线终端对应的方向向量。

S210、对所述多个前端中每个前端接收到的目标无线信号进行模数转换，得到每个前端对应的无线数字信号。

优选的，设置至少四个前端，用于对目标无线信号的接收，设置多个前端的好处在于，可以提高目标无线终端所对应的方向向量以及相对距离的测量准确度，从而提高定位精度。

其中，对目标无线信号进行模数转换的目的在于，使得系统能够使用数字处理器进行后续的信号处理计算，提高信号处理效率。

S220、将所述每个前端对应的无线数字信号进行下变频处理，得到每个前端对应的无线数字基带信号。

其中，将无线数字信号进行下变频处理的目的在于，将高频无线数字信号变为低频的无线数字基带信号，以适用于后续使用的算法。下变频处理可由数字信号处理器来执行，优选可以为FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片，在此不作限定。

S230、获取所述每个前端对应的无线数字基带信号中的相位值，得到每个前端对应的相位值。

具体的，因每个前端设置的位置不同，与目标无线终端的相对距离不一样，故当信号到达每个前端时所表现出的相位值就不同。获取相位值的目的在于，方便后续使用特定算法计算目标无线终端对应的方向向量。

S240、根据所述每个前端对应的相位值计算所述目标无线终端对应的方向向量。

具体的，计算方法可采用ESPRIT算法。算法可由数字信号处理器执行，优选可以为FPGA芯片，在此不作限定。

优选地，根据多个前端接收到的目标无线信号所对应的相位值，经ESPRIT算法得到一个方向向量，该方向向量即为目标无线终端对应的方向向量。

S250、获取所述目标无线终端对应的相对距离。

S260、根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

本实施例的技术方案，通过多个前端接收到的目标无线信号进行了一系列的信号处理，将处理后的信号结合相对距离以及预设基站坐标，从而确定目标无线终端的绝对坐标，实现了为用户提供稳定的定位服务，提高定位精确度，提高无线网络信道的带宽利用率以及无线设备吞吐量的效果。

在上述技术方案的基础上，为了进一步提高对目标无线终端的定位精确度，在将所述每个前端对应的无线数字信号进行下变频处理之前，优选还可以进一步优化为包括：对所述每个前端对应的无线数字信号进行滤波处理。

其中，滤波处理可由数字信号处理器执行，优选可以为FPGA芯片，在此不作限定。进行滤波处理的好处在于可以提高信号的信噪比，从而提高信号处理的准确度，进而提高定位精确度。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的无线终端的定位方法的流程示意图。本实施例以上述各实施例为基础进行优化，提供了优选的无线终端的定位方法，具体是，所述根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标可以进一步优化为：对预设时长内得到的至少两个方向向量进行插值处理和拟合处理，得到所述目标无线终端在所述预设时长内的目标方向向量；根据所述相对距离、所述目标方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

S310、根据多个前端接收到的目标无线信号，确定目标无线终端对应的方向向量。

S320、获取所述目标无线终端对应的相对距离。

S330、对预设时长内得到的至少两个方向向量进行插值处理和拟合处理，得到所述目标无线终端在所述预设时长内的目标方向向量。

具体的，在预设时长内目标无线终端会发送多个目标无线信号，相应的，多个前端分别会接收到多组目标无线信号，根据多组目标无线信号就能够计算出至少两个方向向量，预设时长优选可以设置为1秒，从而在1秒内可以默认目标无线终端的位置不变，也就是说，在预设时长内可以得到对应于同一个目标无线终端的至少两个方向向量。对至少两个方向向量进行插值处理和拟合处理，得到目标无线终端在预设时长内的方向向量统计值，取其平均值后，即可得到目标方向向量。进行拟合处理和插值处理的好处在于，可以降低方向向量的计算偏差，从而提高定位精确度。

S340、根据所述相对距离、所述目标方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

本实施例的技术方案，通过对多个前端接收到的目标无线信号计算得到的方向向量进行插值处理和拟合处理，从而根据处理后得到的目标方向向量确定目标无线终端的绝对坐标，实现了提高定位精确度，为用户提供稳定的定位服务，提高无线网络信道的带宽利用率以及无线设备吞吐量的效果。

在上述技术方案的基础上，为了进一步提高对目标无线终端的定位体验，在根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标之后，将所述目标无线终端的绝对坐标进行保存；和/或，将所述目标无线终端的绝对坐标发送给用户。

其中，将所述目标无线终端的绝对坐标进行保存的好处在于，可以便于用户在需要时对目标无线终端的绝对坐标进行调用，或查看历史数据。而将所述目标无线终端的绝对坐标发送给用户的好处在于，可以为用户提供实时的定位服务，提升用户体验。优选的，可以将数据通过PCI(Peripheral Component Interconnection，周边元件扩展接口)/PCI-E(Peripheral Component Interconnection Express，升级版周边元件扩展接口)/mini PCI-E发送给监控端，方便用户实时查看。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种无线终端的定位装置的结构示意图，该装置可适用于无线终端定位的情况，该装置可由硬件和/或软件组成，并一般可集成在无线定位系统以及所有包含定位功能的无线网络系统中。参考图4，所述无线终端的定位装置包括：方向向量确定模块410、相对距离获取模块420、绝对坐标获取模块430，下面对各模块进行具体说明。

方向向量确定模块410，用于根据多个前端接收到的目标无线信号，确定目标无线终端对应的方向向量；

相对距离获取模块420，用于获取所述目标无线终端对应的相对距离；

绝对坐标获取模块430，用于根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

可选的，所述方向向量确定模块包括：

模数转换单元，用于对所述多个前端中每个前端接收到的目标无线信号进行模数转换，得到每个前端对应的无线数字信号；

变频处理单元，用于将所述每个前端对应的无线数字信号进行下变频处理，得到每个前端对应的无线数字基带信号；

相位获取单元，用于获取所述每个前端对应的无线数字基带信号中的相位值，得到每个前端对应的相位值；

方向计算单元，用于根据所述每个前端对应的相位值计算所述目标无线终端对应的方向向量。

可选的，还包括：

滤波处理单元，用于在将所述每个前端对应的无线数字信号进行下变频处理之前，对所述每个前端对应的无线数字信号进行滤波处理。

可选的，所述绝对坐标获取模块包括：

插值拟合单元，用于对预设时长内得到的至少两个方向向量进行插值处理和拟合处理，得到所述目标无线终端在所述预设时长内的目标方向向量；

坐标确定单元，用于根据所述相对距离、所述目标方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标。

可选的，还包括：

绝对坐标保存模块，用于在根据所述相对距离、所述方向向量以及预设基站坐标确定所述目标无线终端的绝对坐标之后，将所述目标无线终端的绝对坐标进行保存；和/或，

绝对坐标发送模块，用于将所述目标无线终端的绝对坐标发送给用户。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。