一種高鐵車廂中無線ap冗余配置下終端設備移動性定位的方法以及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及高鐵通信服務領域，更具體地，設及一種高鐵車廂中無線AP冗余配置 下終端設備移動性定位的方法W及系統。
【背景技術】
[0002] WIFI技術是手機、平板設備、筆記本電腦等便攜電子產品實現無線網絡接入的主 要手段。在各種室內環境中實現WIFI信號覆蓋的技術目前已經相當成熟，當前WIFI技術 的發展方向是在交通工具當中提供穩定可靠和具有較高數據傳輸速度的無線網絡接入。
[0003] 我國在高鐵建設和研發方面已經逐漸走向世界前列，目前高鐵已經成為了城際旅 客運輸的主要力量。通過在高鐵列車車廂內覆蓋WIFI，能夠為乘客在長途旅行當中的網絡 訪問帶來極大的便利，滿足移動互聯網時代廣大用戶的基本信息需求，從而進一步提升高 鐵服務的品質和體驗。
[0004] 在高鐵車廂實現WIFI接入的主要技術手段是安裝車載多模式信號收發設備，該 設備對外接入無線信號覆蓋的移動蜂窩網絡，通過移動接入實現與廣域互聯網的數據連 接。車載多模式信號收發設備對內則執行蜂窩網絡信號與WIFI信號之間的轉換，從而在各 個車廂提供WIFI的無線接入熱點（下稱無線AP)。用戶的終端設備通過車廂的無線AP連 接到該車載多模式信號收發設備，并且執行雙向的數據收發；車載多模式信號收發設備通 過所述移動蜂窩網絡實現了用戶終端的互聯網接入。
[0005] 目前，在WIFI無線網絡接入的環境下，用戶終端一般需要網頁瀏覽、即時通信、電 子郵件、語音聊天、在線音視頻觀看等服務，對網絡訪問要求比較高。為了實現較高的數據 傳輸速率和穩定的網絡連接質量，需要列車內部的無線AP體系在信號覆蓋方面達到理想 狀態。
[0006] 然而，關于列車內部無線AP的信號覆蓋性能方面，基于IE邸802. 11標準的WLAN 技術最初是為室內環境的無線局域網應用所設計的，無線AP采用簡單的天線，其發射能量 向各個方向散射，每個用戶可接收到的能量很少，大多數能量都被浪費掉了，同時WLAN網 絡使用的2. 4GHz頻段在我國是公共頻段，其它非WLAN網絡的設備如微波爐、無繩電話、藍 牙等也在使用該個頻率，它們與WLAN網絡往往產生相互干擾。因而，在AP側普遍存在覆蓋 面不足、連接不穩定、不保證數據吞吐量、易受同頻干擾、較少的可承載接入用戶數等固有 缺陷，并且對其它設備造成干擾，對周邊近距離人體造成持續性福射危害。
[0007] 在高鐵車廂的特殊環境下，對于無線AP的布設來說，還存在諸方面的特殊性因 素。高鐵列車乘客數量多，高鐵WIFI接入系統需要承載的用戶終端數量遠遠超過一般室內 環境應用的WIFI設備。高鐵列車內部結構復雜，信號傳播路徑上的障礙物很多，座椅和行 李架等設施都對無線信號的傳輸造成一定的影響。車廂內還安裝由各種實現行駛控制和提 供旅客服務的通信和電器設施，干擾源比較多，也需要降低WIFI信號對其它設備的干擾。 而且，列車呈現狹長的空間形態，在車廂的寬度方向上距離有限，但在車廂的長度方向具有 比較大的延伸距離。
[000引綜合W上因素，高鐵列車車廂當中的無線AP布設適合按照W下方案實施；采用配 備定向天線的無線AP，按照車廂的空間走向安排無線AP的天線信號主瓣方向，從而提高了 無線信號的能量效率，降低了WIFI系統產生干擾和被干擾的風險；在車廂內對無線AP實 行冗余配置，形成具有一定重疊度的信號覆蓋，該樣當某無線AP的信號路徑上出現障礙物 后，其它無線AP有較大的概率對被遮擋的區域提供備用的傳輸鏈路，從而防止了信號盲區 的出現，并且通過冗余配置增加了可承載的最大接入用戶量，使系統對負荷峰值有了更強 的適應性。
[0009] 在上述無線AP布設方案的基礎上，實現對車廂內終端設備的移動性定位跟蹤具 有重要的作用。對于冗余配置的無線AP系統來說，為了提高整個系統的能量利用效率，需 要對全部無線AP的信號功率進行自適應調節。例如圖1所示，對于覆蓋區域存在較大重合 的API和AP2兩個無線AP，可W根據二者對終端設備提供接入的實時狀態而對其信號功率 進行配置。假設共=臺終端設備TE1至TE3具有接入需求，其中兩臺終端設備TE1和TE2 處在API的信號覆蓋范圍，由API提供無線接入，另一臺終端設備TE3處在API和AP2共同 覆蓋區內，在沒有障礙物的情況下可W選擇API和AP2之一提供接入，因而在該一分布下可 W由API實現對全部S臺終端設備的接入，而不啟用AP2執行接入。從而，根據上述為終端 設備提供接入的實時狀態，可將API配置為執行全功率運行，而AP2執行低功率運行乃至休 目民，從而優化整體的系統能耗，降低信號功率，減少對外部產生的干擾W及對人體的不良影 響。然而，在上述方案中，隨著終端設備TE1-TE3位置的移動，W及其它終端設備的進入和 離開，API和AP2的功率狀態需要進行重新配置，在該一過程中為了實現平滑過渡和防止網 絡服務中斷，希望能夠在一定的時間提前量下完成上述重新配置，因而有必要對各終端設 備實現移動性定位跟蹤。
[0010] 然而，現有技術中缺少在無線AP冗余配置的系統中針對終端設備實現移動性定 位跟蹤的方案，只能基于終端設備為了實現網絡接入與之建立連接的無線AP，對該終端設 備進行靜態的定位。目前也有一些試驗性的技術嘗試根據終端設備接收無線AP發射信號 的強度改變來進行動態定位，但是實際效果往往很差，因為在復雜的傳輸路徑下，信號強度 受到現實當中各種因素變化的影響，難W與終端的位置建立穩定的強相關性，例如車廂中 大件物體的擺放位置變化可能就會給相同位置處的信號強度帶來明顯的改變。而且，如上 面所述，在冗余配置的狀態下，無線AP的信號功率并不是穩定不變的，其自身就處在動態 調整當中，因此也會相應造成終端設備所接收的無線AP信號強度變化，導致現有的無線信 號強度檢測方法無法在高鐵車廂的無線AP冗余配置方案下應用于實現對終端的動態定 位。

【發明內容】

[ocm] 基于現有技術中的上述需要，本發明提供了一種無線AP冗余配置的情況下針對 終端設備實現移動性定位跟蹤的方法和系統。本發明應用于冗余配置無線AP的高鐵列車 車廂當中，利用車廂空間條件下終端設備移動方向的有限性，實現對終端設備檢測的無線 AP信號強度變化模式的識別，根據識別結果進行無線AP對應權重的調節，利用加權算法求 得終端設備的無線AP信號接收圖樣，根據該圖樣判定終端設備的位置W及移動性，實現對 終端設備的動態定位跟蹤。
[0012] 本發明所述無線AP冗余配置下終端設備移動性定位的方法，其特征在于，包括：
[0013] 步驟一，通過終端設備定時測量其自身接收到的由冗余配置的多個無線AP發射 的無線信號，并且按照無線信號的接收強度選擇預定數量的無線AP作為基準AP，所測得的 基準AP無線信號接收強度值W數組的形式進行發送；
[0014] 步驟二，存儲一定時長范圍內從所述終端設備接收的基準AP無線信號接收強度 值數組；并且通過將當前時刻的數組與若干個在先時刻的數組分別進行比較運算，獲得數 組當中各基準AP無線信號接收強度值上升或下降幅度值，進而判定上升或下降幅度值是 否符合無線AP信號強度變化模式；如果符合，則將當前時刻的基準AP無線信號接收強度值 的變化識別為由于終端設備移動所產生的無線AP信號變化，如果不符合，則將當前時刻的 基準AP無線信號接收強度值的變化識別為非終端設備移動產生的無線AP信號變化；
[0015] 步驟S，根據當前的基準AP無線信號接收強度值的變化是否屬于由終端設備移 動所產生的無線AP信號變化的識別結果，進行無線AP對應權重值的調節；
[0016] 步驟四，根據無線AP對應的權重值，對當前時刻的數組中的基準AP無線信號接收 強度值分別W對應的權重值進行乘法運算，求得權重運算后標準化基準AP無線信號接收 強度值，作為終端設備的當前無線AP信號接收圖樣；
[0017] 步驟五，基于各個時刻的無線AP信號接收圖樣，根據標準化基準AP無線信號接收 強度值及其變化判定終端設備的位置和移動性。
[0018] 優選的是，所述步驟S中，對于經識別屬于因終端設備移動所產生的無線AP信號 變化，則對當前時刻的基準AP無線信號接收強度值分別賦予相同數值的標準權重值；對于 經識別非因終端設備移動而產生無線AP信號變化，則對當前時刻的基準AP無線信號接收 強度值分別賦予不同數值的權重值，從而對基準AP無線信號接收強度值的變化幅度進行 補償。
[0019] 優選的是，步驟五中，判斷無線AP信號接收圖樣中的標準化基準AP無線信號接收 強度值與定位模板中記錄的無線信號接收強度值區間是否符合，如果完全符合則確定終端 設備當前處在該定位模板相應的高鐵車廂內部特定空間區段。
[0020] 本發明進而提供一種無線AP冗余配置下終端設備移動性定位的系統，其特征在 于，包括：
[002U終端設備，用于定時測量其自身接收到的由冗余配置的多個無線AP發射的無線 信號，并且按照無線信號的接收強度選擇預定數量的無線AP作為基準AP，所測得的基準AP 無線信號接收強度值W數組的形式進行發送至終端設備移動性定位系統；W及
[0022] 終端設備移動性定位系統，具體包括：
[0023] 識別模塊，用于存儲一定時長范圍內從所述終端設備接收的基準AP無線信號接 收強度值數組；并且通過將當前時刻的數組與若干個在先時刻的數組分別進行比較運算， 獲得數組當中各基準AP無線信號接收強度值上升或下降幅度值，進而判定上升或下降幅 度值是否符合無線AP信號強度變化模式；如果符合，則將當前時刻的基準AP無線信號接 收強度值的變化識別為由于終端設備移動所產生的無線AP信號變化，如果不符合，則將當 前時刻的基準AP無線信號接收強度值的變化識別為非終端設備移動產生的無線AP信號變 化；
[0024] 權重調節模塊，用于根據當前的基準AP無線信號接收強度