CN111366890B - 一种基于wifi的对手机测向方法和*** - Google Patents

一种基于wifi的对手机测向方法和*** Download PDF

Info

Publication number
CN111366890B
CN111366890B CN201811589448.6A CN201811589448A CN111366890B CN 111366890 B CN111366890 B CN 111366890B CN 201811589448 A CN201811589448 A CN 201811589448A CN 111366890 B CN111366890 B CN 111366890B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mobile phone
target mobile
wireless access
finding
antenna array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811589448.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111366890A (zh
Inventor
胡立华
潘力
伍夏清
王先高
周勇林
沈智杰
景晓军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Surfilter Network Technology Co ltd
Original Assignee
Surfilter Network Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Surfilter Network Technology Co ltd filed Critical Surfilter Network Technology Co ltd
Priority to CN201811589448.6A priority Critical patent/CN111366890B/zh
Publication of CN111366890A publication Critical patent/CN111366890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111366890B publication Critical patent/CN111366890B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/06—Selective distribution of broadcast services, e.g. multimedia broadcast multicast service [MBMS]; Services to user groups; One-way selective calling services
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于wifi的对手机测向方法和***。所述方法包括：通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息；通过诱导信息诱导目标手机向无线接入设备反馈测向数据信息；利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。本发明诱导信息诱导目标手机在无需接入wifi热点的情况下，自动向无线接入设备反馈测向数据信息，并采用天线列阵来监听目标手机反馈的测向数据信息，可以降低对wifi信号的依赖，而且MUSIC算法对测向定位精度、排除多径干扰方面表现较好，能够有效对目标手机进行测向计算。

Description

一种基于wifi的对手机测向方法和***
技术领域
本发明涉及对手机测向技术领域，特别涉及一种基于wifi的对手机测向方法和***。
背景技术
目前，无线保真(wireless fidelity，简称“wifi”)作为一种无线数据通信方法，已经得到广泛应用，对于利用wifi信号来对移动设备进行测向定位，也有着强烈的需求。
现有的wifi定位技术主要分为传播模型法和位置指纹法两种定位方法，传播模型法因其相对节省人力物力，而得到更加广泛的应用。
但是，上述方法依赖无线访问节点(Access Point，简称“AP”)位置信息，和路径上准确的信号传输损耗模型，对不同的场景适用性差，定位测向效果不佳。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种基于wifi的对手机测向方法和***。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种基于wifi的对手机测向方法，所述方法包括：
通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息；
当目标手机进入预设范围内时，通过诱导信息诱导目标手机向无线接入设备反馈测向数据信息；
利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据多信号分类(Multiple Signal Classification，简称“MUSIC”)算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向方法中，所述通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息，包括：
通过预设的无线接入设备生成HS2.0的热点，并向预设范围内广播beacn数据包，所述beacn数据包用于诱导目标手机在不接入热点的情况下，持续反馈ANQP数据包。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向方法中，所述天线列阵包括基于多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output，简称“MIMO”)技术设置的多根均匀线性天线，
所述利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向，包括：
获取天线列阵中每根天线监听到的测向数据信息中的正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，简称“OFDM”)信号，并获取相应的时域样品数据；
根据获取的时域样品数据，并利用MUSIC算法，计算目标手机相对天线列阵的波达方向。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向方法中，所述获取天线列阵中每根天线监听到的测向数据信息中的OFDM信号，包括：
通过天线列阵中任一根天线，检测是否接收到OFDM信号；
当存在一根天线接收到OFDM信号时，对天线列阵中所有天线接收到的OFDM信号进行时钟同步调整；
时钟同步后，根据一根天线获取到的OFDM信号，确认其他天线的OFDM信号。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向方法中，还包括：
对接收到的测向数据信息进行解码，获取无线接入设备的媒体访问控制地址(Media Access Control Address，简称“MAC地址”)，并结合目标手机的波达方向，对目标手机进行定位。
另一方面，本发明实施例提供了一种基于wifi的对手机测向***，包括：
无线接入设备，用于生产wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息；
目标手机，用于当进入预设范围内时，根据诱导信息向无线接入设备反馈测向数据信息；
天线列阵，加载在无线接入设备上并与无线接入设备连接，用于监听目标手机反馈的测向数据信息；
所述无线接入设备，用于根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向***中，所述无线接入设备，还用于生成HS2.0的热点，并向预设范围内广播beacn数据包，所述beacn数据包用于诱导目标手机在不接入热点的情况下，持续反馈ANQP数据包。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向***中，所述天线列阵包括基于MIMO技术设置的多根均匀线性天线，
所述无线接入设备，还用于获取天线列阵中每根天线接收到的测向数据信息中的OFDM信号，并获取相应的时域样品数据；
所述无线接入设备，还用于根据获取的时域样品数据，并利用MUSIC算法，计算目标手机相对天线列阵的波达方向。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向***中，所述无线接入设备，还用于检测天线列阵中任一根天线是否接收到OFDM信号；
所述无线接入设备，还用于当存在一根天线接收到OFDM信号时，对天线列阵接收到的信号进行时钟同步调整；
所述无线接入设备，还用于时钟同步后，根据一根天线获取到的OFDM信号，确认其他天线的OFDM信号。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向***中，所述无线接入设备，还用于对接收到的测向数据信息进行解码，获取无线接入设备的MAC地址，并结合目标手机的波达方向，对目标手机进行定位。
在本发明实施例上述的基于wifi的对手机测向***中，所述无线接入设备支持HS2.0的热点。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息；当目标手机进入预设范围内时，通过诱导信息诱导目标手机接入wifi热点，并向无线接入设备反馈测向数据信息；利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。这样可以通过诱导信息诱导目标手机在无需接入wifi热点的情况下，自动向无线接入设备反馈测向数据信息，供目标手机的测向使用；同时，采用天线列阵来监听目标手机反馈的测向数据信息，可以降低对wifi信号的依赖，而且MUSIC算法对测向定位精度、排除多径干扰方面表现较好，能够有效对目标手机进行测向计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种基于wifi的对手机测向方法流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种基于wifi的对手机测向***的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种基于wifi的对手机测向方法，适用于在wifi环境下对手机进行测向，参见图1，该方法可以包括：
步骤S11，通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息。
具体地，上述步骤S11可以通过如下方式实现：
通过预设的无线接入设备生成HS2.0的热点，并向预设范围内广播beacn数据包，beacn数据包用于诱导目标手机在不接入热点的情况下，持续反馈ANQP数据包。
在本实施例中，ANQP(即Access Network Query Protocol)是一种wifi基于802.11u协议的高效网络接入协议。Hotspot 2.0(即HS2.0)由wifi联盟和无线带宽联盟开发，旨在当支持HS2.0的移动设备进入HS2.0覆盖区域，实现蜂窝移动网络和wifi网络之间的无缝流量切换，无须用户选择wifi SIID和输入认证密钥，以提供更好的带宽和QoS，减少蜂窝移动网络的流量负载。Hotspot 2.0采用IEEE 802.11u协议，实现移动设备和热点之间的通信，支持自动发现网络、授权和分配访问权限。
在本实施例中，通过无线接入设备(即无线接入点)建立基于802.11a/b/g/n/u无线局域网通讯协议的无线网络热点，并向空中广播带hotspot2.0信息的beacon数据包(即诱导信息)，可以在目标手机无需接入热点的情况下，向无线接入设备自动持续反馈ANQP数据包，以供测向使用(在普通场景在不连接热点的情况下，手机发包很少，达不到定位要求的包数量)。
步骤S12，当目标手机进入预设范围内时，通过诱导信息诱导目标手机向无线接入设备反馈测向数据信息。
在本实施例中，目标手机是上述对手机测向方法所要测向的目标，其在进入到无线接入设备生产的wifi热点范围内时，会被诱导信息诱导，在不用接入热点的情况下自动向无线接入设备反馈ANQP数据包(即测向数据信息)。
步骤S13，利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。
在本实施例中，波达方向(Direction Of Arrival，简称“DOA”)估计，又称为谱估计(spectral estimation)、波达角(Angle Of Arrival)估计。一个信源有很多可能的传播路径和到达角。如果几个发射机同时工作，每个信源在接收机处形成潜在的多径分量。因此，接收天线能估计出这些到达角就显得很重要，目的是估计出哪个发射机在工作以及发射机所处的方向，简单的说就是利用己方雷达接收来自目标发射机的来波方向进行估计；其物理原理是利用电磁波的直线传播原理。通过测量辐射信号的波达方向或波达角来估测辐射源的位置。
需要说明的是，MUSIC算法是一种基于矩阵特征空间分解的方法。从几何角度讲，信号处理的观测空间可以分解为信号子空间和噪声子空间，显然这两个空间是正交的。信号子空间由阵列接收到的数据协方差矩阵中与信号对应的特征向量组成，噪声子空间则由协方差矩阵中所有最小特征值(噪声方差)对应的特征向量组成。根据得出的噪声子空间可以构建信号谱函数，通过谱峰搜索可以获知信号的入射方向。
在本实施例中，采用天线列阵来监听目标手机反馈的测向数据信息，可以降低对wifi信号的依赖，而且MUSIC算法对测向定位精度、排除多径干扰方面表现较好，能够有效对目标手机进行测向计算。
具体地，天线列阵包括基于MIMO技术设置的多根均匀线性天线。上述步骤S13可以通过如下方式来实现：
a，获取天线列阵中每根天线接收到的OFDM信号，并获取相应的时域样品数据。
在本实施例中，MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高***信道容量，显示出明显的优势。在本实施例中，天线列阵可以与无线接入设备集成在一起，利用MIMO技术来改善通信质量，提高测向准确性。
OFDM(即正交频分复用技术)，主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。OFDM***的一个主要优点是正交的子载波可以利用快速傅利叶变换(FFT/IFFT)实现调制和解调。对于N点的IFFT运算，需要实施N^2次复数乘法，而采用常见的基于2的IFFT算法，其复数乘法仅为(N/2)log2N，可显著降低运算复杂度。
在本实施例中，通过获取天线列阵中每根天线的OFDM信号，并以此来获取每根天线的时域样品数据后，利用MUSIC算法，来计算目标手机发送的测向数据信息的到达角，进而实现对目标手机的定位。
可选地，上述步骤a可以通过如下方式实现：
a1，通过天线列阵中任一根天线，检测是否接收到OFDM信号。
在本实施例中，使用天线阵列中的一根天线数据检测当前信号中是否存在OFDM包，根据IEEE 802.11a/g ERP-OFDM PPDU中的Preamble(即前导码)是以10个短码元开始的，每个码元的长度为16，采用延时相关算法来探测数据包。
a2，当存在一根天线接收到OFDM信号时，对天线列阵接收到的信号进行时钟同步调整。
在本实施例中，时钟同步的目的是确定第一个OFDM码元的起始位置，以便后续处理中正确移除循环前缀并提取出码元中用于FFT的采样。
a3，时钟同步后，根据一根天线获取到的OFDM信号，确认其他天线的OFDM信号。
在本实施例中，时钟同步后，根据当前天线的OFDM码元的起始位置，其他天线的OFDM码元位置是相同的，取天线列阵的wifi信号Preamble(即前导码)数据，每根天线数据长度为320个时域样品点。
b，根据获取的时域样品数据，并利用MUSIC算法，计算目标手机相对天线列阵的波达方向。
下面以wifi工作频段2.4G为例，具体说明一下如何通过MUSIC算法来计算到达角。
在做包检测(即OFDM信号检测)和时钟同步后，接收信号的前20us(如测向帧格式所示)可用于测向。将接收信号的长短符号分别做IFFT到时域。然后将这些符号连起来，构成一个序列xp(t),D＝0,..M为天线序号。
设空间中有D个互不相关的目标回波信号入射到天线阵列的接收阵元，其方位角分别为θ1,θ2,...,θD，且入射信号的个数D小于天线阵列的阵元数M。通常，将接收端的天线阵列的输出矢量表示为:
X(t)＝AS(t)+N
其中，X(t)＝[x1(t),…xM(t)]T是M个天线阵元接收的信号、噪声的叠加信号。S(t)＝[s1(t),…SD(t)]T是发送的信号，在我们的应用场景中，只有一个目标，因此D＝1。
A(θ)＝[a(θ1),a(θ2),...a(θD)]T是由天线阵列的导向矢量构成的矩阵，其中，a(θ)为导向矢量，与天线阵列的排布模式有关。
N(t)＝[n1(t),…nM(t)]T是周围环境中叠加在信号上的噪声向量。天线阵列输出矢量X(t)的协方差矩阵可以表示为：
R＝E[XXH]＝ARSAH+σ2I
由前面的分析可知，在M个特征值中有D个与目标回波信号相关，分别等于矩阵ARSAH的所有特征值分别与σ2的和，剩下的M-D个特征值大小是σ2。
天线阵元输出信号的空间分为信号子空间
Figure BDA0001919887920000071
噪声子空间
Figure BDA0001919887920000072
Figure BDA0001919887920000073
天线接收阵列的方向矢量矩阵A的列向量与噪声子空间
Figure BDA0001919887920000074
相互正交，即
Figure BDA0001919887920000081
于是构造得到的空间谱函数P(θ)为:
Figure BDA0001919887920000082
式中
Figure BDA0001919887920000083
是
Figure BDA0001919887920000084
的向量2范数。
使得P(θ)取得极大值点对应的θ就是要求的目标的方向角，即如果有D个目标以不同的方向角入射，P(θ)就有D个极大值点。
下面是MUSIC算法实现步骤的描述：
1、对采样数据的协方差矩阵
Figure BDA0001919887920000085
进行估计。采样一个周期称作一次快拍。采样的快拍个数如果为N，那么会得到N个数据向量X(n),n＝1,2,...,N。各次采样之间相互独立，有
Figure BDA0001919887920000086
2、将
Figure BDA0001919887920000087
做特征值分解；
3、将分解得到的特征值从大到小进行排序，确定最小特征值的数目nE，求出nE个最小特征值λD+1,...,λM。得到由噪声特征向量构成的噪声子空间。
4、完成谱峰搜索，求得空间谱P(θ)的值
Figure BDA0001919887920000088
使得上式中P(θ)取得D个极大值的所对应的θ就是目标回波信号的方向，即估计出的目标方位角。
可选地，参见图1，该方法还可以包括：
步骤S14，对接收到的测向数据信息进行解码，获取无线接入设备的MAC地址，并结合目标手机的波达方向，对目标手机进行定位。
在本实施例中，MAC地址(即媒体访问控制地址)，它是一个用来确认网上设备位置的地址。在确定目标手机的相对天线列阵的波达方向后，结合无线接入设备的MAC地址，可以进一步对目标手机进行定位。
在本实施例中，上述对手机的测向方法利用wifi 802.11n协议中MIMO技术和OFDM技术，基于MUSIC算法估算，利用发送beacn数据包激发目标手机在不接入热点的情况下自动持续返回ANQP数据包，实现对目标手机的定位测向。
本发明实施例通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息；当目标手机进入预设范围内时，通过诱导信息诱导目标手机向无线接入设备反馈测向数据信息；利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。这样可以通过诱导信息诱导目标手机在无需接入wifi热点的情况下，自动向无线接入设备反馈测向数据信息，供目标手机的测向使用；同时，采用天线列阵来监听目标手机反馈的测向数据信息，可以降低对wifi信号的依赖，而且MUSIC算法对测向定位精度、排除多径干扰方面表现较好，能够有效对目标手机进行测向计算。
实施例二
本发明实施例提供了一种基于wifi的对手机测向***，执行了实施例一所述的方法，参见图2，该***可以包括：无线接入设备100、目标手机200、天线列阵300。
无线接入设备100，用于生产wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息。
在本实施例中，通过无线接入设备(即无线接入点)建立基于802.11a/b/g/n/u无线局域网通讯协议的无线网络热点，并向空中广播带hotspot2.0信息的beacon数据包(即诱导信息)，可以在目标手机无需接入热点的情况下，向无线接入设备自动持续反馈ANQP数据包，以供测向使用(在普通场景在不连接热点的情况下，手机发包很少，达不到定位要求的包数量)。
目标手机200，用于当进入预设范围内时，根据诱导信息向无线接入设备反馈测向数据信息。
在本实施例中，目标手机是上述对手机测向方法所要测向的目标，其在进入到无线接入设备生产的wifi热点范围内时，会被诱导信息诱导，在不用接入热点的情况下自动向无线接入设备反馈ANQP数据包(即测向数据信息)。
天线列阵300，加载在无线接入设备100上并与无线接入设备100连接，用于监听目标手机反馈的测向数据信息。
无线接入设备100，还用于根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。
在本实施例中，波达方向(Direction Of Arrival，简称“DOA”)估计，又称为谱估计(spectral estimation)、波达角(Angle Of Arrival)估计。一个信源有很多可能的传播路径和到达角。如果几个发射机同时工作，每个信源在接收机处形成潜在的多径分量。因此，接收天线能估计出这些到达角就显得很重要，目的是估计出哪个发射机在工作以及发射机所处的方向，简单的说就是利用己方雷达接收来自目标发射机的来波方向进行估计；其物理原理是利用电磁波的直线传播原理。通过测量辐射信号的波达方向或波达角来估测辐射源的位置。
需要说明的是，MUSIC算法是一种基于矩阵特征空间分解的方法。从几何角度讲，信号处理的观测空间可以分解为信号子空间和噪声子空间，显然这两个空间是正交的。信号子空间由阵列接收到的数据协方差矩阵中与信号对应的特征向量组成，噪声子空间则由协方差矩阵中所有最小特征值(噪声方差)对应的特征向量组成。根据得出的噪声子空间可以构建信号谱函数，通过谱峰搜索可以获知信号的入射方向。
在本实施例中，采用天线列阵来监听目标手机反馈的测向数据信息，可以降低对wifi信号的依赖，而且MUSIC算法对测向定位精度、排除多径干扰方面表现较好，能够有效对目标手机进行测向计算。
具体地，无线接入设备100，还拥有生成HS2.0的热点，并向预设范围内广播beacn数据包，beacn数据包用于诱导目标手机在不接入热点的情况下，持续反馈ANQP数据包。
在本实施例中，ANQP(即Access Network Query Protocol)是一种wifi基于802.11u协议的高效网络接入协议。Hotspot 2.0(即HS2.0)由wifi联盟和无线带宽联盟开发，旨在当支持HS2.0的移动设备进入HS2.0覆盖区域，实现蜂窝移动网络和wifi网络之间的无缝流量切换，无须用户选择wifi SIID和输入认证密钥，以提供更好的带宽和QoS，减少蜂窝移动网络的流量负载。Hotspot 2.0采用IEEE 802.11u协议，实现移动设备和热点之间的通信，支持自动发现网络、授权和分配访问权限。
在本实施例中，通过无线接入设备(即无线接入点)建立基于802.11a/b/g/n/u无线局域网通讯协议的无线网络热点，并向空中广播带hotspot2.0信息的beacon数据包(即诱导信息)，可以在目标手机无需接入热点的情况下，向无线接入设备自动持续反馈ANQP数据包，以供测向使用(在普通场景在不连接热点的情况下，手机发包很少，达不到定位要求的包数量)。
具体地，天线列阵包括基于MIMO技术设置的多根均匀线性天线。
无线接入设备100，还用于获取天线列阵中每根天线接收到的OFDM信号，并获取相应的时域样品数据。
在本实施例中，MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高***信道容量，显示出明显的优势。在本实施例中，天线列阵可以与无线接入设备集成在一起，利用MIMO技术来改善通信质量，提高测向准确性。
OFDM(即正交频分复用技术)，主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。OFDM***的一个主要优点是正交的子载波可以利用快速傅利叶变换(FFT/IFFT)实现调制和解调。对于N点的IFFT运算，需要实施N^2次复数乘法，而采用常见的基于2的IFFT算法，其复数乘法仅为(N/2)log2N，可显著降低运算复杂度。
在本实施例中，通过获取天线列阵中每根天线的OFDM信号，并以此来获取每根天线的时域样品数据后，利用MUSIC算法，来计算目标手机发送的测向数据信息的到达角，进而实现对目标手机的定位。
无线接入设备100，还用于根据获取的时域样品数据，并利用MUSIC算法，计算目标手机相对天线列阵的波达方向。
进一步地，无线接入设备100，还用于通过天线列阵中任一根天线，检测是否接收到OFDM信号。
在本实施例中，使用天线阵列中的一根天线数据检测当前信号中是否存在OFDM包，根据IEEE 802.11a/g ERP-OFDM PPDU中的Preamble(即前导码)是以10个短码元开始的，每个码元的长度为16，采用延时相关算法来探测数据包。
无线接入设备100，还用于当存在一根天线接收到OFDM信号时，对天线列阵接收到的信号进行时钟同步调整。
在本实施例中，时钟同步的目的是确定第一个OFDM码元的起始位置，以便后续处理中正确移除循环前缀并提取出码元中用于FFT的采样。
无线接入设备100，还用于时钟同步后，根据一根天线获取到的OFDM信号，确认其他天线的OFDM信号。
在本实施例中，时钟同步后，根据当前天线的OFDM码元的起始位置，其他天线的OFDM码元位置是相同的，取天线列阵的wifi信号Preamble(即前导码)数据，每根天线数据长度为320个时域样品点。
可选地，无线接入设备100，还用于对接收到的测向数据信息进行解码，获取无线接入设备的MAC地址，并结合目标手机的波达方向，对目标手机进行定位。
在本实施例中，MAC地址(即媒体访问控制地址)，它是一个用来确认网上设备位置的地址。在确定目标手机的相对天线列阵的波达方向后，结合无线接入设备的MAC地址，可以进一步对目标手机进行定位。
在本实施例中，上述对手机的测向方法利用wifi 802.11n协议中MIMO技术和OFDM技术，基于MUSIC算法估算，利用发送beacn数据包激发目标手机在不接入热点的情况下自动持续返回ANQP数据包，实现对目标手机的定位测向。
本发明实施例通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息；当目标手机进入预设范围内时，通过诱导信息诱导目标手机接入wifi热点，并向无线接入设备反馈测向数据信息；利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。这样可以通过诱导信息诱导目标手机在无需接入wifi热点的情况下，自动向无线接入设备反馈测向数据信息，供目标手机的测向使用；同时，采用天线列阵来监听目标手机反馈的测向数据信息，可以降低对wifi信号的依赖，而且MUSIC算法对测向定位精度、排除多径干扰方面表现较好，能够有效对目标手机进行测向计算。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于wifi的对手机测向方法，其特征在于，所述方法包括：
通过预设的无线接入设备生成wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息，包括：通过预设的无线接入设备生成HS2.0的热点，并向预设范围内广播beacn数据包，所述beacn数据包用于诱导目标手机在不接入热点的情况下，持续反馈ANQP数据包；
当目标手机进入预设范围内时，通过诱导信息诱导目标手机向无线接入设备反馈测向数据信息；
利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线列阵包括基于MIMO技术设置的多根均匀线性天线，
所述利用无线接入设备的天线列阵监听目标手机反馈的测向数据信息，并根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向，包括：
获取天线列阵中每根天线监听到的测向数据信息中的OFDM信号，并获取相应的时域样品数据；
根据获取的时域样品数据，并利用MUSIC算法，计算目标手机相对天线列阵的波达方向。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取天线列阵中每根天线监听到的测向数据信息中的OFDM信号，包括：
通过天线列阵中任一根天线，检测是否接收到OFDM信号；
当存在一根天线接收到OFDM信号时，对天线列阵中所有天线接收到的OFDM信号进行时钟同步调整；
时钟同步后，根据一根天线获取到的OFDM信号，确认其他天线的OFDM信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对接收到的测向数据信息进行解码，获取无线接入设备的MAC地址，并结合目标手机的波达方向，对目标手机进行定位。
5.一种基于wifi的对手机测向***，其特征在于，包括：
无线接入设备，用于生产wifi热点，并向预设范围内广播诱导信息，包括：生成HS2.0的热点，并向预设范围内广播beacn数据包，所述beacn数据包用于诱导目标手机在不接入热点的情况下，持续反馈ANQP数据包；
目标手机，用于当进入预设范围内时，根据诱导信息向无线接入设备反馈测向数据信息；
天线列阵，加载在无线接入设备上并与无线接入设备连接，用于监听目标手机反馈的测向数据信息；
所述无线接入设备，用于根据MUSIC算法，计算目标手机的波达方向，以对目标手机进行测向。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述天线列阵包括基于MIMO技术设置的多根均匀线性天线，
所述无线接入设备，还用于获取天线列阵中每根天线接收到的测向数据信息中的OFDM信号，并获取相应的时域样品数据；
所述无线接入设备，还用于根据获取的时域样品数据，并利用MUSIC算法，计算目标手机相对天线列阵的波达方向。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述无线接入设备，还用于检测天线列阵中任一根天线是否接收到OFDM信号；
所述无线接入设备，还用于当存在一根天线接收到OFDM信号时，对天线列阵接收到的信号进行时钟同步调整；
所述无线接入设备，还用于时钟同步后，根据一根天线获取到的OFDM信号，确认其他天线的OFDM信号。
8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述无线接入设备，还用于对接收到的测向数据信息进行解码，获取无线接入设备的MAC地址，并结合目标手机的波达方向，对目标手机进行定位。
CN201811589448.6A 2018-12-25 2018-12-25 一种基于wifi的对手机测向方法和*** Active CN111366890B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811589448.6A CN111366890B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种基于wifi的对手机测向方法和***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811589448.6A CN111366890B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种基于wifi的对手机测向方法和***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111366890A CN111366890A (zh) 2020-07-03
CN111366890B true CN111366890B (zh) 2022-05-31

Family

ID=71209769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811589448.6A Active CN111366890B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种基于wifi的对手机测向方法和***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111366890B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111965597A (zh) * 2020-07-24 2020-11-20 华中科技大学 一种组合阵列测向装置、***和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102891723B (zh) * 2012-10-12 2015-05-27 广州海格通信集团股份有限公司 Mimo-ofdm***的无线电监测方法和装置
JP6141510B2 (ja) * 2013-04-08 2017-06-07 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 無線通信システムにおいて分割ビームフォーミングのためのチャネル状態情報報告方法及びそのための装置
CN105580406A (zh) * 2013-10-25 2016-05-11 英特尔公司 安全的无线定位接口协议
CN103619052A (zh) * 2013-12-05 2014-03-05 中国联合网络通信集团有限公司 无线接入的方法及装置
CN105282825B (zh) * 2014-06-18 2019-06-18 ***通信集团公司 无线局域网的接入方法、装置和***
JP2017152983A (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 ソニー株式会社 情報処理装置、通信システム、情報処理方法およびプログラム
CN106251646B (zh) * 2016-08-16 2018-09-07 寿光明 基于wifi信号的交通流量检测***及检测方法
CN106714298A (zh) * 2016-12-12 2017-05-24 杭州爱赛德科技有限公司 一种基于天线阵列的无线定位方法
CN109001690B (zh) * 2018-07-05 2020-05-12 电子科技大学 基于馈电网络的时域空间域结合的雷达目标检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111366890A (zh) 2020-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7404321B2 (ja) 多アンテナｍｕ－ｍｉｍｏシステムのための制御チャネル設計
US11812416B2 (en) Coherent detection of large physical random access control channel (PRACH) delays
US20190086505A1 (en) Methods for estimating angle of arrival or angle of departure
CN106911371B (zh) 一种波束训练方法和装置
CN105530701B (zh) 一种干扰源定位方法及装置
JPWO2006033403A1 (ja) マルチアンテナ無線通信システムのシンボルタイミング検出方法
WO2016129728A1 (ko) 밀리미터 웨이브를 지원하는 무선 접속 시스템에서 레이 스캐닝 수행 방법 및 장치
CN114916039A (zh) 接入方法、装置、通信设备及可读存储介质
WO2016129725A1 (ko) 밀리미터 웨이브를 지원하는 무선 접속 시스템에서 하이브리드 스캐닝 수행 방법 및 장치
Kang et al. Analysis of the maximum correlation peak value and RSRQ in LTE signals according to frequency bands and sampling frequencies
CN104363037B (zh) 一种lte***天线端口数的快速检测***及方法
CN111366890B (zh) 一种基于wifi的对手机测向方法和***
Han et al. Multistatic integrated sensing and communication system in cellular networks
CN107637155B (zh) 一种波束调整方法及装置
Shi et al. Joint data association, NLOS mitigation, and clutter suppression for networked device-free sensing in 6G cellular network
Tian et al. MIMO CSI-based super-resolution AoA estimation for Wi-Fi indoor localization
Chen et al. High-resolution channel sounding and parameter estimation in multi-site cellular networks
US20070217532A1 (en) Apparatus and method for acquiring frame synchronization in broadband wireless communication system
US11509378B2 (en) Apparatus search for optimal directional beams
EP1443692A2 (en) Method and apparatus for determining an operating condition in a communications system using antenna arrays
KR101406349B1 (ko) 다중 경로 환경에서 셀 아이디 및 ＤｏＡ 추정 방법 및 장치
Blazek et al. Approximating clustered millimeter wave vehicular channels by sparse subband fitting
CN103595669A (zh) 一种多天线初始测距方法及装置
Demeechai et al. Localization based on standard wireless LAN infrastructure using MIMO-OFDM channel state information
Sun et al. 5g positioning based on the wideband electromagnetic vector antenna

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant