专利名称：基于天线信号进行定位、追踪、认证和密码生产的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用无线信号接收强度比值运用的领域，尤其涉及一种基于天线信号进行定位、追踪、认证和密码生产的方法。
背景技术：
随着无线设备的日益推广和广泛应用，无线热点(例如无线路由)、无线基站(例如手机基站)、无线终端(例如手机)等设备已大量存在于人们的日常生活中，而且具有多天线的无线设备(例如支持802.1ln的设备)也开始逐渐普及。无线信号接收强度(ReceivedSignalStrength, RSS)被用来衡量信号源发射的无线信号在接收端的天线所产生的无线能量。几乎所有的无线设备都可以直接提供这一能量测量数值。无线信号接收强度的这种易获得性催生了大量的相关应用。例如，基于无线信号接收强度的定位应用就是依据多个无线热点在同一区域产生的无线信号接收强度差异进行区域性的位置判断。总体来讲基于无线信号接收强度的应用主要有两大类方法:一、分析类根据已获得的无线信号接收强度数值，分析(或计算)无线系统中的某些重要参数(如从接收天线到信号源的距离)，进而利用这些由分析得到的参数支持相关应用。二、推断类根据无线系统的部署情况(如信号源的位置或接收天线的位置)，推断在空间内的无线信号接收强度分布规律，进而利用这一规律支持相关应用。对于信号源发射的信号，在某一位置的无线信号接收强度受到诸多因素的影响，其中既有时间维度的因素，也有空间维度的因素。公式(I)是一个被广泛用来计算无线信号接收强度的公式，其中匕是接收端的无线信号接收强度，P0是在一个选定的参考点所测得的无线信号接收强度，a是信号衰减系数，d是接收天线距离信号源的距离，Cltl是选定的参考点距离信号源的距离，X。是背景噪声。Pr = Ii0-1 Oa log(4~) + Xtr (1)由公式(I)可见，在某一位置的无线信号接收强度Pr的值共受到至少来自6个方面因素的影响:1.信号源的发送功率，其将影响到Ptl的值。2.在参考点测量到的无线信号接收强度的误差，其将影响到Ptl的值。3.在参考点测量的距信号源的距离的误差，其将影响到Cltl的值。4.在接收端测量的距信号源的距离的误差，其将影响到d的值。5.信号衰减系数的选取，其将影响到a的值。6.背景噪声的值的选取，其将影响到X。的值。推断类的应用是将公式(I)从右向左使用，但想准确地估计右边的每一个参数，进而准确地推断h的值是非常困难的事。同样，在分析类的应用中，当给定一个测量的已的值，想准确分析出右边的任何一个参数也是几乎不可能的事。综上所述，两类基于信号接收强度的应用的性能目前还都不能让人满意。究其原因，在于信号接收强度是一个随机性非常大的变量，其受到多重的、不确定的、和难以估计的因素的影响，从而导致其不稳定和不可预估。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于天线无线信号接收强度比值进行定位的方法，具有定位准确度高的特点。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于天线无线信号接收强度比值进行定位的方法，包括以下步骤:(I)获取位于参考位置(xsk、ysk、zsk)的无线信号发射源被位于已知位置(χΛ yrn>z；1)的至少具有三个天线的无线接收设备在每根天线m上接收的信号强度Pm，n，k(k、m、n ≥ I的整数4代表参考信号发射源的编号，η代表接收设备的编号，m代表天线编号，s是代表参考发射源位置的符号，r是代表已知接收位置的符号)；(2)通过步骤(I)得到的无线信号强度Pm’n’k计算出接收设备η对参考发射位置k的无线信号接收强度比值rk’n;(3)将步骤(2)得到的无线信号接收强度比值rk’1Dg、统计成参考表；(4)按照步骤(I)和(2)相同的操作计算所有出接收设备对定位目标信号发射源的无线信号接收强度比值Ft'并且与所述参考表进行比对，选择与「0最为最为接近的rtn，从而找出对应的k，完成对所述目标信号发射源的定位(t ^ I的整数，代表目标信号发射源的编号)。对于上述技术方案的改进，步骤(2)中计算无线信号接收强度比值1^’"按照如下公式计算:
权利要求
1.一种基于天线信号进行定位的方法，包括以下步骤: (1)获取位于参考位置(Xsk、ysk、Zsk)的无线信号发射源被位于已知位置(C、yr\Zr11)的至少具有三个天线的无线接收设备在每根天线m上接收的信号强度Pm，n，k (k、m、n ^ I的整数4代表参考信号发射源的编号，n代表接收设备的编号，m代表天线编号，s是代表参考发射源位置的符号，r是代表已知接收位置的符号)； (2)通过步骤(I)得到的无线信号强度Pm’n’k计算出接收设备n对参考发射位置k的无线信号接收强度比值rk’n; (3)将步骤(2)得到的无线信号接收强度比值rk’ic总统计成参考表； (4)按照步骤(I)和(2)相同的操作计算出所有接收设备对定位目标信号发射源的无线信号接收强度比值rt’n，并且与所述参考表进行比对，选择与rt’n最为接近的rk’n，从而找出对应的k，从而找到对应的参考位置(xsk、ys\ zsk)，完成对所述目标信号发射源的定位(t彡I的整数，代表目标信号发射源的编号)。
2.根据权利要求1所述的基于天线信号进行定位的方法，其特征在于: 步骤(2)中计算无线信号接收强度比值rk，n按照如下公式计算:
3.根据权利要求 1所述的基于天线信号进行定位的方法，其特征在于: 步骤(2)中计算无线信号接收强度比值rk’n的方法，通过测量出无线信号发射源所处的参考位置(xsk、ysk> zsk)与已知位置的无线接收设备n的所有天线的位置(x:m、y:m、z:m)，并且通过如下公式计算:
4.根据权利要求1所述的基于天线信号进行定位的方法，其特征在于: 步骤(2)中计算无线信号接收强度比值rk，n的方法，通过测量出参考位置(Xsk、ysk、zsk)的无线信号发射源与已知位置的无线接收设备的每根天线m之间的距离dk’n’m，并且通过如下计算:
5.根据权利要求2、3或4所述的基于天线信号进行定位的方法，其特征在于: 步骤(3)中所述的参考表格如下所示:
6.根据权利要求1所述的基于天线信号进行定位的方法，其特征在于: 步骤(4)中进行比对的过程中，通过如下方式进行比对: 选择至少两个最为近似Γ0的rtn，将所选的k值对应的所有参考点的中心作为目标坐标。
7.根据权利要求1的应用，其特征在于: 利用所述定位方法进行追踪，具体为 :在指定时间内持续记录所述定位过程中获得的目标位置。
8.根据权利要求1的应用，其特征在于: 利用所述定位方法进行追踪，具体为:判断目标位置是否在指定区域，如果在，则通过认证；否则认证失败。
9.一种利用权利要求1所述的基于无线信号进行密码生成的方法: 将Γ t n作为目标信号发射源t的密码或密码生成种子。
全文摘要
本发明实施例公开了基于多天线无线信号接收强度比值进行定位的方法，包括如下步骤(1)获取位于参考位置的无线信号发射源被位于已知位置的至少具有三个天线的无线接收设备在每根天线上接收的信号强度；(2)通过步骤(1)得到的无线信号强度计算出接收设备对参考发射位置的无线信号接收强度比值；(3)将步骤(2)得到的无线信号接收强度比值汇总统计成参考表；(4)按照步骤(1)和(2)相同的操作计算出所有接收设备对定位目标信号发射源的无线信号接收强度比值，并且与所述参考表进行比对，选择与最为接近的，从而找出对应的值，完成对所述目标信号发射源的定位。采用本发明，具有定位准确度高的特点。
文档编号H04L9/00GK103217663SQ20131011973
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者程伟 申请人:程伟