專利名稱：基于天線信號進行定位、追蹤、認證和密碼生產(chǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用無線信號接收強度比值運用的領(lǐng)域，尤其涉及一種基于天線信號進行定位、追蹤、認證和密碼生產(chǎn)的方法。
背景技術(shù)：
隨著無線設(shè)備的日益推廣和廣泛應(yīng)用，無線熱點(例如無線路由)、無線基站(例如手機基站)、無線終端(例如手機)等設(shè)備已大量存在于人們的日常生活中，而且具有多天線的無線設(shè)備(例如支持802.1ln的設(shè)備)也開始逐漸普及。無線信號接收強度(ReceivedSignalStrength, RSS)被用來衡量信號源發(fā)射的無線信號在接收端的天線所產(chǎn)生的無線能量。幾乎所有的無線設(shè)備都可以直接提供這一能量測量數(shù)值。無線信號接收強度的這種易獲得性催生了大量的相關(guān)應(yīng)用。例如，基于無線信號接收強度的定位應(yīng)用就是依據(jù)多個無線熱點在同一區(qū)域產(chǎn)生的無線信號接收強度差異進行區(qū)域性的位置判斷?？傮w來講基于無線信號接收強度的應(yīng)用主要有兩大類方法:一、分析類根據(jù)已獲得的無線信號接收強度數(shù)值，分析(或計算)無線系統(tǒng)中的某些重要參數(shù)(如從接收天線到信號源的距離)，進而利用這些由分析得到的參數(shù)支持相關(guān)應(yīng)用。二、推斷類根據(jù)無線系統(tǒng)的部署情況(如信號源的位置或接收天線的位置)，推斷在空間內(nèi)的無線信號接收強度分布規(guī)律，進而利用這一規(guī)律支持相關(guān)應(yīng)用。對于信號源發(fā)射的信號，在某一位置的無線信號接收強度受到諸多因素的影響，其中既有時間維度的因素，也有空間維度的因素。公式(I)是一個被廣泛用來計算無線信號接收強度的公式，其中匕是接收端的無線信號接收強度，P0是在一個選定的參考點所測得的無線信號接收強度，a是信號衰減系數(shù)，d是接收天線距離信號源的距離，Cltl是選定的參考點距離信號源的距離，X。是背景噪聲。Pr = Ii0-1 Oa log(4~) + Xtr (1)由公式(I)可見，在某一位置的無線信號接收強度Pr的值共受到至少來自6個方面因素的影響:1.信號源的發(fā)送功率，其將影響到Ptl的值。2.在參考點測量到的無線信號接收強度的誤差，其將影響到Ptl的值。3.在參考點測量的距信號源的距離的誤差，其將影響到Cltl的值。4.在接收端測量的距信號源的距離的誤差，其將影響到d的值。5.信號衰減系數(shù)的選取，其將影響到a的值。6.背景噪聲的值的選取，其將影響到X。的值。推斷類的應(yīng)用是將公式(I)從右向左使用，但想準確地估計右邊的每一個參數(shù)，進而準確地推斷h的值是非常困難的事。同樣，在分析類的應(yīng)用中，當給定一個測量的已的值，想準確分析出右邊的任何一個參數(shù)也是幾乎不可能的事。綜上所述，兩類基于信號接收強度的應(yīng)用的性能目前還都不能讓人滿意。究其原因，在于信號接收強度是一個隨機性非常大的變量，其受到多重的、不確定的、和難以估計的因素的影響，從而導(dǎo)致其不穩(wěn)定和不可預(yù)估。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于天線無線信號接收強度比值進行定位的方法，具有定位準確度高的特點。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種基于天線無線信號接收強度比值進行定位的方法，包括以下步驟:(I)獲取位于參考位置(xsk、ysk、zsk)的無線信號發(fā)射源被位于已知位置(χΛ yrn>z；1)的至少具有三個天線的無線接收設(shè)備在每根天線m上接收的信號強度Pm，n，k(k、m、n ≥ I的整數(shù)4代表參考信號發(fā)射源的編號，η代表接收設(shè)備的編號，m代表天線編號，s是代表參考發(fā)射源位置的符號，r是代表已知接收位置的符號)；(2)通過步驟(I)得到的無線信號強度Pm’n’k計算出接收設(shè)備η對參考發(fā)射位置k的無線信號接收強度比值rk’n;(3)將步驟(2)得到的無線信號接收強度比值rk’1Dg、統(tǒng)計成參考表；(4)按照步驟(I)和(2)相同的操作計算所有出接收設(shè)備對定位目標信號發(fā)射源的無線信號接收強度比值Ft'并且與所述參考表進行比對，選擇與「0最為最為接近的rtn，從而找出對應(yīng)的k，完成對所述目標信號發(fā)射源的定位(t ^ I的整數(shù)，代表目標信號發(fā)射源的編號)。對于上述技術(shù)方案的改進，步驟(2)中計算無線信號接收強度比值1^’"按照如下公式計算:
權(quán)利要求
1.一種基于天線信號進行定位的方法，包括以下步驟: (1)獲取位于參考位置(Xsk、ysk、Zsk)的無線信號發(fā)射源被位于已知位置(C、yr\Zr11)的至少具有三個天線的無線接收設(shè)備在每根天線m上接收的信號強度Pm，n，k (k、m、n ^ I的整數(shù)4代表參考信號發(fā)射源的編號，n代表接收設(shè)備的編號，m代表天線編號，s是代表參考發(fā)射源位置的符號，r是代表已知接收位置的符號)； (2)通過步驟(I)得到的無線信號強度Pm’n’k計算出接收設(shè)備n對參考發(fā)射位置k的無線信號接收強度比值rk’n; (3)將步驟(2)得到的無線信號接收強度比值rk’ic總統(tǒng)計成參考表； (4)按照步驟(I)和(2)相同的操作計算出所有接收設(shè)備對定位目標信號發(fā)射源的無線信號接收強度比值rt’n，并且與所述參考表進行比對，選擇與rt’n最為接近的rk’n，從而找出對應(yīng)的k，從而找到對應(yīng)的參考位置(xsk、ys\ zsk)，完成對所述目標信號發(fā)射源的定位(t彡I的整數(shù)，代表目標信號發(fā)射源的編號)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天線信號進行定位的方法，其特征在于: 步驟(2)中計算無線信號接收強度比值rk，n按照如下公式計算:
3.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的基于天線信號進行定位的方法，其特征在于: 步驟(2)中計算無線信號接收強度比值rk’n的方法，通過測量出無線信號發(fā)射源所處的參考位置(xsk、ysk> zsk)與已知位置的無線接收設(shè)備n的所有天線的位置(x:m、y:m、z:m)，并且通過如下公式計算:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天線信號進行定位的方法，其特征在于: 步驟(2)中計算無線信號接收強度比值rk，n的方法，通過測量出參考位置(Xsk、ysk、zsk)的無線信號發(fā)射源與已知位置的無線接收設(shè)備的每根天線m之間的距離dk’n’m，并且通過如下計算:
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的基于天線信號進行定位的方法，其特征在于: 步驟(3)中所述的參考表格如下所示:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天線信號進行定位的方法，其特征在于: 步驟(4)中進行比對的過程中，通過如下方式進行比對: 選擇至少兩個最為近似Γ0的rtn，將所選的k值對應(yīng)的所有參考點的中心作為目標坐標。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的應(yīng)用，其特征在于: 利用所述定位方法進行追蹤，具體為 :在指定時間內(nèi)持續(xù)記錄所述定位過程中獲得的目標位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的應(yīng)用，其特征在于: 利用所述定位方法進行追蹤，具體為:判斷目標位置是否在指定區(qū)域，如果在，則通過認證；否則認證失敗。
9.一種利用權(quán)利要求1所述的基于無線信號進行密碼生成的方法: 將Γ t n作為目標信號發(fā)射源t的密碼或密碼生成種子。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了基于多天線無線信號接收強度比值進行定位的方法，包括如下步驟(1)獲取位于參考位置的無線信號發(fā)射源被位于已知位置的至少具有三個天線的無線接收設(shè)備在每根天線上接收的信號強度；(2)通過步驟(1)得到的無線信號強度計算出接收設(shè)備對參考發(fā)射位置的無線信號接收強度比值；(3)將步驟(2)得到的無線信號接收強度比值匯總統(tǒng)計成參考表；(4)按照步驟(1)和(2)相同的操作計算出所有接收設(shè)備對定位目標信號發(fā)射源的無線信號接收強度比值，并且與所述參考表進行比對，選擇與最為接近的，從而找出對應(yīng)的值，完成對所述目標信號發(fā)射源的定位。采用本發(fā)明，具有定位準確度高的特點。
文檔編號H04L9/00GK103217663SQ20131011973
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者程偉 申請人:程偉