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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于无线定位领域，提出一种使用Wi‑Fi物理层信息校准FTM的方法。该方法从收发端设备获取FTM、IMU和CSI信息；将所得到的CSI信息利用MUSIC算法转换到频谱上分析，并通过设定阈值方法获取可靠路径集；在可靠路径集中提取信号传播路径数量、路径强度、路径的相对强度和时延特征；建立起特征信息与FTM的数学模型，该模型可返回直接路径的距离；结合实际中设备的可移动性，设计一种基于欧氏平面几何的优化方法来提高直接路径距离的准确性，这有助于在实际场景中的应用；使用一种基于参考选择的加权最小二乘法来进行最终的设备定位；最终提高了FTM在无线定位领域的定位准确性。

主权项：1.一种使用Wi-Fi物理层信息校准FTM的方法，其特征在于，使用Wi-Fi物理层信息校准FTM的方法包括特征数据的处理和校准算法的实现，步骤如下：1获取收发端设备之间的FTM数据集和CSI信息；利用正态分布拟合空旷环境下测得的FTM数据集，与收发端实际距离相比，支持FTM协议的设备的硬件误差为1.11m～1.13m；利用多信号分类MUSIC算法将CSI信息转换到功率延迟剖面PDP频谱上分析；2通过提取频谱的峰值确定传播路径；首先对路径强度进行离差标准化处理使其路径强度值处于0～1之间，然后设定强度阈值，提取路径强度不小于该强度阈值的路径，得到可靠路径集PATH；从可靠路径集中提取信号传播路径数量K、路径强度P、路径相对强度R和路径的时延特征τ；其中，第k条路径的相对强度Rk计算如下：2.1可靠路径集PATH中提取每条路径k的路径强度Pk；2.2得到每条路径k的相对强度Rk： 3设置FTM在新的请求之前的延迟时间为500ms～1000ms，获取至少20s的样本数据平均值建立路径的相对强度Rk与FTM的校准公式，得到直接路径D1的距离： 其中，Dk是每条信号传播路径的距离，k＝1对应的是直接路径；直接路径和反射路径的时间差对应于实际的时间差：Dk＝D1+τk-τ1c，其中，τk是每条信号传播路径的时延，τ1对应的是直接路径的时延，c为光速；4获取两个不同时刻下的上述结果，具体为值和直接路径距离D1，利用欧氏平面几何优化FTM的结果；优化方案包括对FTM的值的筛选和对直接路径距离的优化，具体过程如下：4.1给定一个固定的AP，利用用户的随机移动性，收集在不同时刻下的两个位置A和B各自的FTM和CSI值，并通过每条路径的相对强度Rk与FTM的校准公式得到各自位置下用户到AP的直接路径距离D1A、D1B；增加三角形三边约束过滤掉与位移不一致的估计距离；4.2访问手机的惯性测量单元IMU，计算A和B两个位置之间的直线估计距离Dimu，距离Dimu不超过5m；4.3当用户从位置A移动到位置B时，AP端的运动角度被记为Δθ，通过三角形的性质，计算角度值： 其中，DftmA和DftmB是在A和B位置下测量的FTM值；4.4每米单位上的误差为： 其中，Dfsi是最终校准后的FTM值；计算得到选取Dfsi较小值作为输出；其中，由A、B两个位置下得到的直接路径距离D1A、D1B和Δθ计算获得： 5定位方法：采用基于参考选择的加权最小二乘法来进行目标定位；其中在对权重系数的选择上，参考直接路径的相对强度R1的大小；权重系数l的设置规则如下：当R10.5时，l＝1；当0.1≤R1≤0.5时，l＝0.5；当R10.1时，l＝0；最后得到最佳估计的坐标x,y。

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