[发明专利]一种对无线局域网中的AP进行定位的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种对无线局域网中的AP进行定位的方法，涉及无线通信网络技术领域。

背景技术

无线通信技术的成熟和发展，带动了许多许多新兴无线业务的产生，其中最重要的一项就是无线定位服务。目前使用最为广泛的是全球定位系统(GPS，Global Positioning System)，但是其在高楼林立的城市街区或建筑物内不能精准工作，于是又出现了一系列的地面无线定位系统，例如基于红外线、超声波、蓝牙、射频标签、超宽带、无线传感器网络和无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)等的定位技术，其中随着无线局域网的快速发展和广泛部署，基于WLAN的定位技术成为位置服务研究的热点，其具有设备简单、覆盖范围广、服务可集成高等特点。

无线局域网有两种主要的拓扑结构，即自组织网络(Ad Hoc Network)和基础结构网络(Infrastructure Network)，其中基础结构网络目前应用最为广泛，在此结构中，无线局域网的接入点(AP，Access Point)如同蜂窝移动网络中的基站，负责无线网络覆盖和通信，是无线局域网的中心。随着WLAN的高密度发展，协调和管理无线网络成为一个很重要的问题，通过他们各自的信号来确定无线接入点的位置。对于单独的用户来说，可以得到无线接入点的位置信息，进而快速地连接网络；对网络管理员而言，AP定位能够进行更好地实施网络管理，识别额外接口的AP，帮助找到非法AP，尤其在一些涉密单位，可以通过AP定位来发现和定位无线接入点。

根据定位依据的物理量，无线定位可以划分为几下几类：基于信号到达时间(TOA，Time of Arrive)、基于信号到达时间差(TDOA，Time Difference of Arrive)、基于信号入射角(AOA，Angle of Arrive)、基于信号强度(RSS，Receive Signal Strength)。其中TOA和TDOA一般需要进行时钟同步；AOA需要使用特殊的硬件设备或修改无线网卡驱动以获得比较准确的直射信号的角度。基于信号强度的定位方法使用最为广泛，可分为传播模型法和位置指纹法两种。传播模型法是指根据特定的信号传播模型，将接收到的信号强度转化为发射源到接收点之间的距离；位置指纹法主要是构建信号强度的指纹地图，也称为信号图(Radio Map)。

大量的研究表明，无线信号在空间的衰减与传播距离存在一定的函数关系，在仅考虑地面反射波的情况下，无线信号遵循对数距离路径损耗模型，即：

P_r＝G_t+G_r+P₀-10nlog(d/d₀)+X_g(1)

其中P_r表示与发射源距离为d处的信号强度，以dBm为单位；P₀表示与发射源距离为d₀处接收到的信号强度；G_t表示发射天线的增益；G_r表示接收天线的增益；n是路径损耗指数，表明损耗随距离增长的速率，与周围环境有关；X_g表示一个高斯分布的随机变量。

现有的AP定位的方法可以分为以下几类：

1、基于信号传播模型：在一个或多个点进行测量，得到一组RSS，利用无线信号传播模型将信号强度转化为测量点与AP的距离，然后计算AP的位置；

2、基于信号强度的梯度值：在很多点进行测量，比较不同点的信号强度值，分析RSS的变化趋势，进而估算AP的位置；

3、基于AP之间的相对位置：在需要定位的区域内加入一些已知位置的AP，根据多点测量得到的信号强度，找出已知位置的AP和待定位的AP之间的几何关系，然后通过已知位置的AP计算待定位AP的位置；

4、利用定向天线或其他类似设备：利用天线旋转过程中的信号强度变化，判断AP的方向，通过多点测量，得到不同测量点的可能的AP的方向，然后综合这些方向计算AP的位置。

以上方法的共同缺陷是，为了提高定位精度，需要在很多点和很多角度收集数据，费时费力。