專利名稱：基于定向Wi-Fi的無(wú)線定位系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線定位系統(tǒng)，尤其涉及基于Wi-Fi的無(wú)線定位系統(tǒng)
背景技術(shù)：
在很多應(yīng)急的室內(nèi)場(chǎng)合,例如火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),都需要一種能及時(shí)布設(shè)、相對(duì)安全且方便使用的人員跟蹤定位系統(tǒng)?，F(xiàn)有的定位方法和系統(tǒng)在應(yīng)急場(chǎng)合中均存在各自的局限性。例如，基于衛(wèi)星通信的GPS定位系統(tǒng)需要與衛(wèi)星保持視線可視的條件，在室內(nèi)或建筑物環(huán)境中無(wú)法定位。基于移動(dòng)基站的定位系統(tǒng)依賴于移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施，其定位精度取決于基站塔臺(tái)的分布密度，目前還無(wú)法滿足室內(nèi)房間級(jí)別的定位精度要求。采用紅外線和超聲波的定位方式易受現(xiàn)場(chǎng)中建筑物介質(zhì)的遮擋。基于藍(lán)牙的定位方式可探測(cè)的距離較近，也容易受介質(zhì)遮擋。而且，紅外、超聲波以及藍(lán)牙定位方式都需要不同程度在室內(nèi)布設(shè)相應(yīng)的環(huán)境硬件設(shè)施，無(wú)法滿足及時(shí)布設(shè)的需求。相對(duì)而言，基于Wi-Fi的定位方式比較適合室內(nèi)場(chǎng) 口 ο但是現(xiàn)有的Wi-Fi定位系統(tǒng)，如參考文獻(xiàn)I中所述技術(shù)方案(參考文獻(xiàn)I :Q.Yang, S. J. Pan, and V. ff. Zheng, Estimating location using Wi-Fi, IEEE IntelligentSystems, vol. 23, no. I, pp. 8-13, 2008.),基本上都是采用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法,通常分為兩個(gè)階段離線訓(xùn)練階段和在線定位階段。在離線訓(xùn)練階段采集所需定位區(qū)域中各參考節(jié)點(diǎn)(Reference Point, RP)的信號(hào)特征參數(shù)(也可以稱為指紋信息)，其中一組指紋信息對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的位置，由此形成位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。在線定位階段利用接收機(jī)測(cè)定接收信號(hào)的參 數(shù)，采用匹配算法與指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)相匹配，估計(jì)用戶的實(shí)際位置?？梢?jiàn)，此類系統(tǒng)都需要在第一階段事先采集大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)，形成訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而獲得定位模型。因此，現(xiàn)有的Wi-Fi定位方法系統(tǒng)無(wú)法滿足應(yīng)急的室內(nèi)場(chǎng)合環(huán)境中的及時(shí)布設(shè)、方便使用等即時(shí)性需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于定向Wi-Fi的無(wú)線定位系統(tǒng)，能及時(shí)布設(shè)、方便使用并且相對(duì)安全。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一方面，本發(fā)明提供了一種基于定向Wi-Fi的無(wú)線定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括放置在定位區(qū)域的兩側(cè)的兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備，所述定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備由Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備、定向天線和旋轉(zhuǎn)臺(tái)構(gòu)成，用于發(fā)射無(wú)線信號(hào)；在定位區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)的客戶機(jī)，用于接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，并將與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置；計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算客戶機(jī)的位置，以對(duì)客戶機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。在上述技術(shù)方案中，所述客戶機(jī)為具有Wi-Fi通信功能的移動(dòng)終端設(shè)備。
在上述技術(shù)方案中，所述客戶機(jī)接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，記錄所接收的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，并將所記錄的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置。在上述技術(shù)方案中，所述計(jì)算裝置可以根據(jù)這些信號(hào)強(qiáng)度信息來(lái)找出最大信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t，并確定t所對(duì)應(yīng)的當(dāng)時(shí)的客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度，以及基于客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度和兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間距離，計(jì)算出客戶機(jī)所在位置。在上述技術(shù)方案中，所述角度可以以兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的連線方向?yàn)榱憧潭确较?。在上述技術(shù)方案中，所述計(jì)算裝置可以通過(guò)下面的步驟來(lái)確定所述角度若t*〈T/2，則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度為cX t*，其中c表示旋轉(zhuǎn)臺(tái)的勻速旋轉(zhuǎn)速率為 c 度 / 秒，T=360/c, t*=M0D ((t-tO), T)，tO 表示啟動(dòng)時(shí)間； 若t彡*T/2，則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度為180-cXt*。在上述技術(shù)方案中，所述系統(tǒng)還可以包括位于定位區(qū)域之外的服務(wù)器，所述計(jì)算裝置可以在服務(wù)器上運(yùn)行。又一方面，本發(fā)明提供了一種采用上述系統(tǒng)的無(wú)線定位方法，該方法包括步驟I)由在定位區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)的客戶機(jī)接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，并將與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算裝置；步驟2)由計(jì)算裝置根據(jù)所述與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算客戶機(jī)的位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶機(jī)的定位跟蹤。在上述方法中，在步驟I)由所述客戶機(jī)接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，記錄所接收的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，并將所記錄的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置。在上述方法中，所述步驟2)包括以下步驟步驟2-1)由計(jì)算裝置根據(jù)這些信號(hào)強(qiáng)度信息來(lái)找出最大信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t，確定t所對(duì)應(yīng)的當(dāng)時(shí)的客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度；步驟2-2)基于客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度和兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間距離，計(jì)算出客戶機(jī)所在位置。其中，所述角度以兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的連線方向?yàn)榱憧潭确较颉Ｅc現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該系統(tǒng)僅需要一臺(tái)服務(wù)器，一個(gè)客戶端以及2個(gè)定向Wi-Fi AP即可，因此，可隨時(shí)、隨地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)，而不需要事先進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)進(jìn)行施工。同時(shí)，避免了大規(guī)模的前期數(shù)據(jù)采集工作，滿足了應(yīng)急場(chǎng)合的即時(shí)性需求。此外，不僅成本較低，而且不受遮擋限制，例如溫度，濕度，障礙物等等都不會(huì)影響到定位精度，對(duì)建筑物內(nèi)部的移動(dòng)人員也可進(jìn)行跟蹤定位。


以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，其中圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于定向Wi-Fi的定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于定向Wi-Fi的定位系統(tǒng)的定位原理示意圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于定向Wi-Fi的定位系統(tǒng)工作流程示意圖；圖4為移動(dòng)終端在某個(gè)位置處接收到的來(lái)自其中一個(gè)可旋轉(zhuǎn)定向AP的信號(hào)強(qiáng)度值的實(shí)際的和模擬的波形示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于定向Wi-Fi的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)包括客戶機(jī)、計(jì)算裝置以及兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備。定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備也可簡(jiǎn)稱為定向Wi-Fi AP (Access point)。在本實(shí)施例中，定向Wi-Fi AP由普通的WiFi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備加上可旋轉(zhuǎn)的定向接收天線組成。在該定位系統(tǒng)中，兩個(gè)帶有旋轉(zhuǎn)定向天 線的Wi-Fi AP被放置在定位區(qū)域的兩側(cè)用來(lái)發(fā)射無(wú)線信號(hào)，例如在建筑物外的兩側(cè)?？蛻魴C(jī)在定位區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)接收來(lái)自定向AP的無(wú)線信號(hào)，再把與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置。計(jì)算裝置用于對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)算出客戶機(jī)的位置并將其位置信息返回給客戶機(jī)，從而對(duì)客戶機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。計(jì)算裝置可以位于在客戶機(jī)上或由客戶機(jī)來(lái)提供計(jì)算裝置的功能。優(yōu)選地，計(jì)算裝置也可以位于單獨(dú)的服務(wù)器上或者由單獨(dú)的服務(wù)器來(lái)充當(dāng)計(jì)算裝置，這樣可以保證計(jì)算效率。如圖I所示，AP與服務(wù)器采用WLAN方式連接，客戶機(jī)通過(guò)其中一個(gè)AP與服務(wù)器進(jìn)行通信(基于WLAN通信協(xié)議)，同時(shí)，客戶機(jī)采集所有AP的信號(hào)強(qiáng)度并且將采集到的兩個(gè)AP的信號(hào)強(qiáng)度的信息發(fā)送給服務(wù)器?？蛻魴C(jī)與服務(wù)器之間通信是雙向的，其中一個(gè)AP與服務(wù)器是雙向，例如為客戶機(jī)提供連接服務(wù)器的通道，另外一個(gè)AP可以是單向，例如僅僅只需發(fā)送無(wú)線信號(hào)即可。而AP之間的距離是根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景來(lái)設(shè)定的。也就是說(shuō)在將這兩個(gè)AP放置在定位區(qū)域的兩側(cè)之后，通過(guò)測(cè)量獲得。AP上的旋轉(zhuǎn)定向天線的旋轉(zhuǎn)速度可以由旋轉(zhuǎn)云臺(tái)來(lái)控制實(shí)現(xiàn)，這是很通用的方法。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)天線的速度可以相同，也可以不同。繼續(xù)參考圖1，更具體地，所述客戶機(jī)可以是具有Wi-Fi通信功能的各種移動(dòng)終端設(shè)備(下文中簡(jiǎn)稱為移動(dòng)終端或終端)，例如手機(jī)等。所述服務(wù)器例如可以由具有普通的PC機(jī)功能的計(jì)算機(jī)來(lái)充當(dāng)。可以是由服務(wù)器或在服務(wù)器上運(yùn)行的計(jì)算裝置來(lái)根據(jù)來(lái)自客戶機(jī)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出客戶機(jī)的位置?？尚D(zhuǎn)定向AP主要由三部分組成無(wú)線接入設(shè)備Wi-Fi AP、定向天線以及旋轉(zhuǎn)臺(tái)。定向天線控制Wi-Fi AP發(fā)射信號(hào)的方向,旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)天線旋轉(zhuǎn)。而這些單元部件都比較常見(jiàn)，并且價(jià)格非常便宜，另外架設(shè)起來(lái)也很方便。之所以采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)天線旋轉(zhuǎn)是為了更好的得到角度信息。其中，定向天線就是指向某一個(gè)扇形區(qū)域發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。它有兩個(gè)性能參數(shù)影響著定位精度，首先是天線的增益，增益越大，傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，覆蓋的范圍也就越廣。其次就是波瓣寬度，波瓣寬度和信號(hào)輻射區(qū)域大小乘成正比，波瓣寬度越小，其輻射的扇形區(qū)域就越小，定位就越準(zhǔn)確。圖2給出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于定向Wi-Fi的定位系統(tǒng)的定位原理示意圖。如圖2所示，將兩個(gè)定向AP放置在定位區(qū)域的兩側(cè)，移動(dòng)終端則在定位區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)接收來(lái)自兩個(gè)定向AP的信號(hào)。如果定向天線的波瓣寬度足夠小的話，扇形的角度也會(huì)隨之縮小，那么將兩個(gè)定向AP的位置和終端連接在一起就可以基本上構(gòu)成一個(gè)三角形了，而待估計(jì)的位置的候選區(qū)域就是這兩個(gè)AP信號(hào)輻射的疊加部分。從而，可以將定位問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了已知三角形的兩角以及兩點(diǎn)的坐標(biāo)，怎樣求第三點(diǎn)的坐標(biāo)問(wèn)題。如圖2所示，(xl，yl)點(diǎn)和(x2，y2)點(diǎn)處放置的是兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的定向AP，粗黑色線圍成的扇形區(qū)域是兩定向AP正對(duì)著移動(dòng)終端時(shí)信號(hào)的輻射范圍，由ABCD四個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的就是待估計(jì)的位置的候選區(qū)域(可稱為區(qū)域ABCD)。可以使用波瓣寬度很小的定向天線(例如，水平10°等)，這樣，區(qū)域ABCD就是一塊非常小的區(qū)域。因此，可近似地把扇形區(qū)域的角平分線和兩定向AP的連線一起構(gòu)成三角形，兩個(gè)定向AP和移動(dòng)終端之間的角度也可以近似地認(rèn)為是角度α和角度β，則所需要定位的終端的位置即(x，y)的坐標(biāo)。當(dāng)然把終端的位置估計(jì)從一個(gè)小四方形區(qū)域縮小到一點(diǎn)，難免會(huì)引起一定的誤差，但經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，影響的程度不是很明顯，在接受范圍內(nèi)。這樣，在本發(fā)明的實(shí)施例中，定位問(wèn)題實(shí)際上就是根據(jù)兩個(gè)定向AP的位置(即(xl，yl)、(x2，y2))、這兩個(gè)定向AP之間的直線距離m、以及這兩個(gè)定向AP和移動(dòng)終端的位置所構(gòu)成的角度(即角度α和0)，來(lái)計(jì)算坐標(biāo)(1，y)并將其作為最終定位的終端的位置。其中，(xl， yl)、(x2，y2)為已知的，m是可以直接測(cè)量得到的，那么只要得到角度α和β就可以計(jì)算出坐標(biāo)(X, y)。圖3給出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的定位系統(tǒng)的工作流程圖。其中，被放置在定位區(qū)域外的兩側(cè)的兩個(gè)定向AP不停地旋轉(zhuǎn)并發(fā)射信號(hào)；在定位區(qū)域的移動(dòng)終端接收來(lái)自兩個(gè)定向AP的信號(hào)，記錄所接收的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，并將所記錄的信息提供給服務(wù)器；服務(wù)器根據(jù)這些信號(hào)強(qiáng)度信息來(lái)找出最大信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t，并根據(jù)t計(jì)算當(dāng)時(shí)的移動(dòng)終端與兩AP之間的角度關(guān)系，并最終計(jì)算出移動(dòng)終端所在位置。圖4展示的是終端在某個(gè)位置處接收到的來(lái)自其中一個(gè)可旋轉(zhuǎn)定向AP的信號(hào)強(qiáng)度值波形圖，圖4的上面部分是原始數(shù)據(jù)波形分布，橫坐標(biāo)代表時(shí)間T，縱坐標(biāo)代表信號(hào)強(qiáng)度值。當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度值位于波峰位置處時(shí)，也就是該定向AP正好旋轉(zhuǎn)到正對(duì)著終端位置時(shí)，服務(wù)器就提取此時(shí)的時(shí)間t，進(jìn)而計(jì)算此時(shí)對(duì)應(yīng)的角度值α或β。角度通常都是相對(duì)于零刻度方向而言，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通常選擇兩個(gè)定向AP的連線方向?yàn)榱憧潭确较?，這樣所記錄的角度值就是如圖2所示的角度α或β。例如，服務(wù)器可以通過(guò)下面方法來(lái)計(jì)算角度假設(shè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的勻速旋轉(zhuǎn)速率為c度/秒，其旋轉(zhuǎn)范圍是(Γ180度，在此范圍內(nèi)進(jìn)行往返周期掃描，因此來(lái)回一個(gè)周期的時(shí)間是T=360/c。而半個(gè)周期時(shí)間為T(mén)/2。服務(wù)器根據(jù)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的啟動(dòng)時(shí)間to (也就是該系統(tǒng)啟動(dòng)后，旋轉(zhuǎn)臺(tái)從O度開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的時(shí)間to)和當(dāng)前時(shí)間t，可以計(jì)算當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度，I) t*=M0D ((t-tO )，T )，MOD是整除取余計(jì)算，即將(t_t0 )整除T后剩下的余數(shù)賦值給t* ；2)若t*〈T/2，表示旋轉(zhuǎn)臺(tái)從O度位置開(kāi)始向180度位置旋轉(zhuǎn)，則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度 angle=cXt* ；3)若t彡*T/2，表示旋轉(zhuǎn)臺(tái)從180度位置返回O度位置，則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度 angle=180_c Xt*。
從圖4的上面部分還可以看出，隨著定向AP的旋轉(zhuǎn)，信號(hào)強(qiáng)度呈現(xiàn)不太明顯的周期性變化。在又一個(gè)實(shí)施例中，還可以對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的校正處理，模擬出理想波形圖即圖4下面部分的余弦曲線。由于采集次數(shù)可以控制，所以盡量多采集幾個(gè)周期，就可以多得到幾個(gè)波峰的值，當(dāng)然也就可以多得到幾個(gè)角度信息，然后根據(jù)求得的一批角度信息來(lái)確定最終的角度值(即角度α或角度β)。例如,周期間出現(xiàn)頻率最多的那個(gè)角，或者每周期信號(hào)強(qiáng)度值最大時(shí)對(duì)應(yīng)的角加一起求均值等等，以確保定位的準(zhǔn)確性。最后，基于根據(jù)上述方法計(jì)算的這兩個(gè)定向AP和移動(dòng)終端的位置所構(gòu)成的角度值(即角度α和β)、這兩個(gè)定向AP的位置(即(xl，yl)、(x2, y2))以及這兩個(gè)定向AP之間的直線距離m，來(lái)計(jì)算坐標(biāo)(x，y)并將其作為最終定位的終端的位置。其中，(xl，yl)、(x2,y2)為已知的，m是可以直接測(cè)量得到的，則根據(jù)余弦定理公式就可以計(jì)算出(x，y)的坐標(biāo)，最后再把(x，y)的坐標(biāo)信息返回給終端，終端界面上就可以顯示其所在位置了。具體的計(jì)算過(guò)程如下首先，計(jì)算另外兩條邊a，b的長(zhǎng)度(如圖2所示)；根據(jù)公式(I) (2)
權(quán)利要求
1.一種基于定向Wi-Fi的無(wú)線定位系統(tǒng),該系統(tǒng)包括 放置在定位區(qū)域的兩側(cè)的兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備,所述定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備由Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備、定向天線和旋轉(zhuǎn)臺(tái)構(gòu)成，用于發(fā)射無(wú)線信號(hào)； 在定位區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)的客戶機(jī)，用于接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，并將與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置； 計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算客戶機(jī)的位置，以對(duì)客戶機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述客戶機(jī)為具有Wi-Fi通信功能的移動(dòng)終端設(shè)備
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，所述客戶機(jī)接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，記錄所接收的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，并將所記錄的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，所述計(jì)算裝置根據(jù)這些信號(hào)強(qiáng)度信息來(lái)找出最大信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t，并確定t所對(duì)應(yīng)的當(dāng)時(shí)的客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度，以及基于客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度和兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間距離，計(jì)算出客戶機(jī)所在位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，所述角度以兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的連線方向?yàn)榱憧潭确较颉?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，所述計(jì)算裝置通過(guò)下面的步驟來(lái)確定所述角度 若t*〈T/2，則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度為c X t*，其中c表示旋轉(zhuǎn)臺(tái)的勻速旋轉(zhuǎn)速率為c度 / 秒，T=360/c，t*=MOD ((t-tO), T)，tO 表示啟動(dòng)時(shí)間； 若t≥*T/2，則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度為180-cXt*。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，還包括位于定位區(qū)域之外的服務(wù)器，所述計(jì)算裝置在服務(wù)器上運(yùn)行。
8.一種采用如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)的無(wú)線定位方法，該方法包括 步驟I)由在定位區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)的客戶機(jī)接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，并將與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算裝置； 步驟2)由計(jì)算裝置根據(jù)所述與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算客戶機(jī)的位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶機(jī)的定位跟蹤。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，在步驟I)由所述客戶機(jī)接收來(lái)自兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備的無(wú)線信號(hào)，記錄所接收的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，并將所記錄的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述步驟2)包括以下步驟 步驟2-1)由計(jì)算裝置根據(jù)這些信號(hào)強(qiáng)度信息來(lái)找出最大信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t，確定t所對(duì)應(yīng)的當(dāng)時(shí)的客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度； 步驟2-2)基于客戶機(jī)與兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的角度和兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間距離，計(jì)算出客戶機(jī)所在位置。
其中，所述角度以兩個(gè)定向Wi-Fi訪問(wèn)接入點(diǎn)設(shè)備之間的連線方向?yàn)榱憧潭确较颉?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，在步驟2-1)通過(guò)下面的步驟來(lái)確定所述角度 若t*〈T/2，則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度為cXt*，其中c表示旋轉(zhuǎn)臺(tái)的勻速旋轉(zhuǎn)速率為c度/秒，T=360/c, t*=MOD ((t-tO), T)，tO表示旋轉(zhuǎn)臺(tái)的啟動(dòng)時(shí)間；若t≥*T/2， 則當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的角度為180-cXt*。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于定向Wi-Fi的定位系統(tǒng)。將兩個(gè)帶有旋轉(zhuǎn)定向天線的Wi-Fi AP放置在定位區(qū)域的兩側(cè)用來(lái)發(fā)射無(wú)線信號(hào)。客戶機(jī)在定位區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)接收來(lái)自定向AP的無(wú)線信號(hào)，再把與信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)提供給計(jì)算裝置。計(jì)算裝置對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)算出客戶機(jī)的位置并將其位置信息返回給客戶機(jī)，從而對(duì)客戶機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。該系統(tǒng)可隨時(shí)、隨地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)，而不需要事先進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)進(jìn)行施工。而且避免了大規(guī)模的前期數(shù)據(jù)采集工作，滿足了應(yīng)急場(chǎng)合的即時(shí)性需求。
文檔編號(hào)H04W64/00GK102802259SQ20121026290
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者劉軍發(fā), 陳益強(qiáng), 楊華, 趙咪 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所