[发明专利]一种基于信道状态信息分布的室内定位方法

摘要

本发明公开了一种基于信道状态信息分布的室内定位方法(D‑CSI)，包括训练阶段和定位阶段；训练阶段利用各个参考点位置的指纹信息建立指纹数据库；定位阶段首先计算待定位用户所在位置的指纹信息，然后利用KL距离来计算待定位用户所在位置的指纹信息和指纹数据库中各个参考点位置的指纹信息之间的距离值，再利用K最近邻算法得出待定位用户所在位置的位置。本发明充分利用了不同子频带间的频率多样性和不同天线间的多样性，能够增强位置特征指纹的时间稳定性和空间差异性，从而提高定位精度。

主权项

1.一种基于信道状态信息分布的室内定位方法，其特征在于，基于N个AP、一个移动设备和定位服务器构成的定位系统；其中N为定位区域内能收到的AP的个数，每个AP配置有一根天线，移动设备配置有无线网卡，无线网卡具有M根天线；N个AP的N根天线与移动设备无线网卡的M根天线构成N×M个收发天线对；所述室内定位方法包括训练阶段和定位阶段；所述训练阶段，收集各个参考点位置处，N×M个收发天线对之间的CSI振幅分布，得到各个参考点位置的指纹信息；利用所有参考点的位置以及对应的指纹信息构建指纹数据库；所述定位阶段，收集在待定位用户所在位置处，N×M个收发天线对之间的CSI振幅分布，得到待定位用户所在位置的指纹信息；定位服务器计算待定位用户所在位置的指纹信息与指纹数据库中各个参考点位置的指纹信息的相似性，并通过匹配算法求出待定位用户所在位置；所述训练阶段具体包括以下步骤：1)收集某一参考点位置处，移动设备无线网卡第m根天线接收到的第n个接入点的天线发送的S个数据包中的信道状态信息，记为H_a＝{H_s}，其中H_s＝[H_s,1,H_s,2,H_s,i,…,H_s,30]^T，表示第s个数据包中的信道状态信息；H_s,i(s＝1,2,…,S；i＝1,2,…,30)表示第i个子频带的CSI，即信道状态信息，CSI是一个复数，包括幅度和相位；2)计算H_a的振幅H_amp：3)针对H_amp每一行都找出一对最大值和最小值，即找出每个子频带CSI振幅的最大值和最小值；并对最大值和最小值分别进行向上取整和向下取整，得到H_max,i和H_min,i；得到30个子频带的CSI振幅范围为：4)对各个子频带的CSI振幅进行区间划分；将所有子频带CSI振幅的区间划分结果记为R＝{r_ij}，r_ij表示第i(i＝1,2,…,30)个子频带的第j(j＝1,2,…,m_i)个区间，取值为：r_ij＝(H_min,i+(j‑1)·Δ,H_min,i+j·Δ)其中，Δ表示区间长度；m_i表示第i个子频带的区间个数；5)根据步骤2)、3)和4)，获得移动设备无线网卡第m根天线与第n个接入点之间的CSI振幅分布hp_n,m＝hp，如下所示：其中，hp的每一行表示一个子频带的CSI振幅分布，其中p_i,j表示第i个子频带中CSI振幅值落入第j个区间的数据包个数占数据包总个数S的比例；6)根据步骤1)～5)，计算移动设备无线网卡每一根天线与每一个接入点之间的CSI振幅分布，从而得到该参考点位置的指纹信息Hp，如下所示：其中，N和M分别表示接入点的个数和移动设备无线网卡上天线的根数；7)重复步骤1)～6)，得到不同参考点位置的指纹信息；利用所有参考点的位置以及对应的指纹信息构建指纹数据库；所述定位阶段具体包括以下步骤：在待定位用户所在位置处，待定位用户携带的移动设备收集信道状态信息，并发送到定位服务器；定位服务器根据上述步骤2)～6)，计算得到待定位用户所在位置的指纹信息；定位服务器计算待定位用户所在位置的指纹信息与指纹数据库中各个参考点位置的指纹信息的相似性，并通过匹配算法求出待定位用户所在位置。