两点间测距的系统和方法及其在Wifi设备防丢失中的应用技术方案

本发明专利技术涉及一种两点间测距的系统和方法及其应用在Wifi设备防丢失中的方法，通过在常规WiFi通信模块中设置计算信道估计斜率的模块和定时器，来获取在两点间相互传输内容已知的数据包时，约定符号中的时间差及所需要的时间，并以此计算两点间的距离。由于本发明专利技术基于IEEE802.11中正交频分复用技术实现，能够适用于分布有大量WiFi热点的室内场所，实现低成本的距离测量。并且，可以在WiFi耳机和与之匹配的手机等WiFi通信设备中，分别设置上述的硬件及算法来计算两者的距离，当判断距离超过设定范围时，发出声音、闪烁或振动的提示信号，来防止设备丢失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于IEEE802. 11中OFDM (正交频分复用)技术的WiFi通信领域，特别涉及其中一种两点间距离测量的系统和方法，以及将该测距系统及测距方法应用在WiFi设备(例如耳机)测距防丢失中的一种方法。
技术介绍
距离测量作为实时定位系统的基础，被广泛的应用在实际系统中，如GPS定位等。传统的距离测量必须基于一个精确的卫星时钟系统(如GPS)或一个超宽带系统(如IEEE802. 15. 4a):其中，GPS通过测量4个以上卫星发送的信号到达本地的时间差来完成定位；IEEE. 15. 4a可通过脉冲序列相关得到无线信号的传播时间，从而计算出两点的距离。虽然这些传统的定位系统能够满足很多应用的要求，但是也存在明显的不足GPS因为要接受卫星信号，其在室内应用会受到限制；IEEE802. 15. 4a的传输距离仅有几米，无法满足大多数应用的需求，并且IEEE802. 15. 4a未进入大规模商用，成本过高。而在很多的实际应用中，用户希望用较低的成本获得一定范围的定位信息，例如在大型商场或超市中定位人或商品，则上述两种现有技术都无法满足这一需求。IEEE802. 11是无线局域网(也称WiFi)的标准。IEEE802. 11中的OFDM (正交频分复用)技术包括 IEEE802. 11a、IEEE802. llg、IEEE802. I In、IEEE802. Ilp (及其后续标准IEEE802. Ilac 等)。目前，WiFi热点在大中城市中已经广泛设置。WiFi技术经过十几年的发展，其应用已从个人电脑扩展到各种手持电子设备中手机、平板电脑，数码相机、手持游戏机等。利用WiFi来定位可实现低成本的I米到几百米的定位。另外，无线耳机目前主要以蓝牙技术为主，但是WiFi耳机以其低功耗，传输速率快，传输距离远等优势弓I起了世人的广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是在通用的IEEE802. lla/g/n/p (及其后续标准IEEE802. Ilac等)系统基础上，加入必要的硬件和算法，从而提供一种低成本的能够支持两点间距离测量的系统及方法；并且，本专利技术还将该系统及方法应用到WiFi耳机与其他WiFi通信设备(例如计算机PC，手机，平板电脑PAD等)之间的交互，当两者之间的距离超出设定范围后，发出声音、闪烁和/或振动提示，起到防丢失的功能。为了实现上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供一种两点间距离测量系统，基于IEEE802. 11中正交频分复用技术对AB两点之间的距离进行测量；所述系统包含分别布置在A点和B点的WiFi通信模块，能够相互匹配进行数据包的发送及接收；每个所述WiFi通信模块输出的数据包包含一组串联的OFDM符号；每个OFDM符号由保护间隔和本征符号这两部分组成，并且该OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置到所述保护间隔与本征符号的交界点之间的时间差dt，与FFT输出信号时信道估计的相位在频域子载波方向上的斜率相对应；每个所述WiFi通信模块，在系统物理层中增加有计算信道估计斜率的模块和定时器，并在介质访问控制层和软件控制层中增加有支持A点和B点间为测量距离而进行通信和交换信息的功能模块及应用软件；其中，所述计算信道估计斜率的模块，用于计算并输出所述的时间差dt ;所述定时器，用于计算并输出在AB点之间相互传输设定的数据包时所需的时间。优选的，所述计算信道估计斜率的模块，是WiFi芯片中能够将接收数据包时计算的所述时间差dt进一步保存并输出的信道估计模块。A点WiFi模块的定时器，至少用于计算第一时间TA ;所述第一时间TA，是在A点向B点发送一个已知内容的第一数据包时，从第一数据包的一个第一约定OFDM符号的保护间隔与本征符号的交界点开始计时，到A点接收到B点向其返回的一个已知内容的第二数据包时，该第二数据包的一个第二约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置为止结束计时。B点WiFi模块的定时器，至少用于计算第二时间TB ;所述第二时间TB，是在B点接收所述第一数据包时，从第一数据包的第一约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置开始计时，到B点向A点发送所述第二数据包时，第二数据包的第二约定OFDM符号的保护间隔与本征符号的交界点为止结束计时。本专利技术的另一个技术方案是提供一种两点间距离测量方法，使用上述的测量系统实现，基于IEEE802. 11中正交频分复用技术对AB两点之间的距离进行测量；所述方法包含以下流程步骤1，由A点发起测量距离的要求，双方确认后，由A点向B点发送一个已知内容的第一数据包；当A点在发送第一数据包中的一个第一约定OFDM符号时，在该第一约定OFDM符号的保护间隔和本征符号的交界点开始对第一时间TA进行计时；步骤2，B点完成对第一数据包的接收后，得到所述第一约定OFDM符号的时间差dtB，并从该第一约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置开始对第二时间TB进行计时；在接收完第一数据包后，B点还开始向A点发送一个已知内容的第二数据包；当B点在发送第二数据包的一个第二约定OFDM符号时，在该第二约定OFDM符号的保护间隔与本征符号的交界点结束对第二时间TB的计时；步骤3，A点完成对第二数据包的接收后，检测所述第二约定OFDM符号的时间差dtA，并在该第二约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置结束对第二时间TA的计时；步骤4，根据第二约定OFDM符号的时间差dtA、第一时间TA、第一约定OFDM符号的时间差dtB和第二时间TB，计算得出AB两点之间的距离将A点与B点间因距离而发生的传输延时记为I,则T =AB间距离/光速；TA+dtA=TB-dtB+2 I，得到AB间的距离=光速X(TA-TB+dtA+dtB) /2。步骤4中，进一步由B点向A点发送一个第三数据包来携带有关第一约定OFDM符号的时间差dtB和第二时间TB的信息，并由A点接收该第三数据包并计算AB两点之间的距离。或者,步骤4中，进一步由A点向B点发送一个第三数据包来携带第二约定OFDM符号的时间差dtA、第一时间TA，并由B点计算AB两点之间的距离。又或者，在步骤2中，B点向A点发送的第二数据包中，还包含附加在第二约定OFDM符号之后的第一约定OFDM符号的时间差dtB和第二时间TB ;则步骤4中，由A点计算AB两点之间的距离。本专利技术的又一个技术方案是提供一种基于两点间距离测量的系统和方法来防止WiFi通信设备丢失的方法在分别位于AB两点的两个设备中，各自配置有能够基于IEEE802. 11中正交频分复用技术进行交互的WiFi通信模块；其中，A点的WiFi通信模块，能够向B点发送一个已知内容的第一数据包，该第一数据包中设有一个第一约定OFDM符号；而B点的通信模块接收第一数据包后，能够向A点返回一个已知内容的第二数据包，该第二数据包中设有一个第二约定OFDM符号；A点的通信模块接收第二数据包后，能够获取第二约定OFDM符号中FFT输入信号窗口起始位置到保护间隔与本征符号的交界点之间的时间差dtA，还能够计算一个第一时间TA ；所述第一时间TA是从第一约定OFDM符号的保护间隔与本征符号的交界点开始计时，到第二数据包的第二约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置为止结束计时；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两点间距离测量系统，基于IEEE802.11中正交频分复用技术对AB两点之间的距离进行测量，其特征在于：所述系统包含分别布置在A点和B点的WiFi通信模块，能够相互匹配进行数据包的发送及接收；每个所述WiFi通信模块输出的数据包包含一组串联的OFDM符号；每个OFDM符号由保护间隔和本征符号这两部分组成，并且该OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置到所述保护间隔与本征符号的交界点之间的时间差dt，与FFT输出信号时信道估计的相位在频域子载波方向上的斜率相对应；每个所述WiFi通信模块，在系统物理层中增加有计算信道估计斜率的模块和定时器，并在介质访问控制层和软件控制层中增加有支持A点和B点间为测量距离而进行通信和交换信息的功能模块及应用软件；其中，所述计算信道估计斜率的模块，用于计算并输出所述的时间差dt；所述定时器，用于计算并输出在AB点之间相互传输设定的数据包时所需的时间。

【技术特征摘要】
1.一种两点间距离测量系统，基于IEEE802. 11中正交频分复用技术对AB两点之间的距离进行测量，其特征在于 所述系统包含分别布置在A点和B点的WiFi通信模块，能够相互匹配进行数据包的发送及接收；每个所述WiFi通信模块输出的数据包包含一组串联的OFDM符号；每个OFDM符号由保护间隔和本征符号这两部分组成，并且该OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置到所述保护间隔与本征符号的交界点之间的时间差dt，与FFT输出信号时信道估计的相位在频域子载波方向上的斜率相对应； 每个所述WiFi通信模块，在系统物理层中增加有计算信道估计斜率的模块和定时器，并在介质访问控制层和软件控制层中增加有支持A点和B点间为测量距离而进行通信和交换信息的功能模块及应用软件； 其中，所述计算信道估计斜率的模块，用于计算并输出所述的时间差dt ;所述定时器，用于计算并输出在AB点之间相互传输设定的数据包时所需的时间。2.如权利要求I所述两点间距离测量系统，其特征在于 所述计算信道估计斜率的模块，是WiFi芯片中能够将接收数据包时计算的所述时间差dt进一步保存并输出的信道估计模块。3.如权利要求I所述两点间距离测量系统，其特征在于； A点WiFi模块的定时器，至少用于计算第一时间TA ;所述第一时间TA，是在A点向B点发送一个已知内容的第一数据包时，从第一数据包的一个第一约定OFDM符号的保护间隔与本征符号的交界点开始计时，到A点接收到B点向其返回的一个已知内容的第二数据包时，该第二数据包的一个第二约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置为止结束计时。4.如权利要求3所述两点间距离测量系统，其特征在于 B点WiFi模块的定时器，至少用于计算第二时间TB ;所述第二时间TB，是在B点接收所述第一数据包时，从第一数据包的第一约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置开始计时，到B点向A点发送所述第二数据包时，第二数据包的第二约定OFDM符号的保护间隔与本征符号的交界点为止结束计时。5.一种两点间距离测量方法，使用如权利要求I所述的测量系统实现，基于IEEE802. 11中正交频分复用技术对AB两点之间的距离进行测量，其特征在于 所述方法包含以下流程 步骤1，由A点发起测量距离的要求，双方确认后，由A点向B点发送一个已知内容的第一数据包；当A点在发送第一数据包中的一个第一约定OFDM符号时，在该第一约定OFDM符号的保护间隔和本征符号的交界点开始对第一时间TA进行计时； 步骤2，B点完成对第一数据包的接收后，得到所述第一约定OFDM符号的时间差dtB，并从该第一约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置开始对第二时间TB进行计时； 在接收完第一数据包后，B点还开始向A点发送一个已知内容的第二数据包；当B点在发送第二数据包的一个第二约定OFDM符号时，在该第二约定OFDM符号的保护间隔与本征符号的交界点结束对第二时间TB的计时； 步骤3，A点完成对第二数据包的接收后，检测所述第二约定OFDM符号的时间差dtA，并在该第二约定OFDM符号的FFT输入信号窗口起始位置结束对第二时间TA的计时； 步骤4，根据第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：林豪，王茜，符运生，陈晓鹏，
申请(专利权)人：乐鑫信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：