WiFi定位原理介紹

/41Wi-Fi實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)

基于Wi-Fi的無線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（Wi-FiRTLS）結(jié)合無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)、射頻識別(RFID)和實(shí)時(shí)定位等多種技術(shù)，廣泛地應(yīng)用在有無線局域網(wǎng)覆蓋的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的人員定位、監(jiān)測和追蹤任務(wù)，并準(zhǔn)確搜尋到目標(biāo)對象，實(shí)現(xiàn)對人員和物品的實(shí)時(shí)定位和監(jiān)控管理。

無線局域網(wǎng)（WLAN）介紹

無線局域網(wǎng)（WLAN，又稱Wi-Fi）是在不采用傳統(tǒng)電纜線的同時(shí)，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能，網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)施不再埋在地下或隱藏在墻里，網(wǎng)絡(luò)卻能夠隨著你的需要移動或變化。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，WLAN最主要的優(yōu)勢在于不需布線，不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展，甚至開始進(jìn)入家庭以及教育機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。

無線局域網(wǎng)是基于國際IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射功率不可超過100毫瓦，實(shí)際發(fā)射功率約60~70毫瓦，手機(jī)的發(fā)射功率約200毫瓦至1瓦間，手持式對講機(jī)高達(dá)5瓦。無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機(jī)直接接觸人體，對人體是安全的。

一般WLAN能覆蓋的范圍應(yīng)視環(huán)境的開放與否而定。若不加外接天線，在視野所及之處約250米；若屬半開放性空間，有間隔的區(qū)域，則約35~50米左右。加上外接天線，則距離可達(dá)更遠(yuǎn)，這與天線增益值相關(guān)，需視用戶需求而定。

AP為AccessPoint簡稱，一般翻譯為“無線訪問節(jié)點(diǎn)”，或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。有了AP，就像一般有線網(wǎng)絡(luò)的Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網(wǎng)絡(luò)相連。

工作原理

在覆蓋無線局域網(wǎng)的地方，佩戴在人員身上的定位卡或腕帶周期性地發(fā)出信號，無線局域網(wǎng)訪問點(diǎn)（AP）接收到信號后，將信號傳送給定位服務(wù)器。定位服務(wù)器根據(jù)信號的強(qiáng)弱或信號到達(dá)時(shí)差判斷出人員的位置，并通過電子地圖顯示具體位置。

圖1.基于無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)工作原理示意圖系統(tǒng)組成無線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示：>定位系統(tǒng)基于Wi-Fi對無線局域網(wǎng)非常普及，價(jià)格便宜，容易搭建和管理；同時(shí)定位網(wǎng)絡(luò)還可用于上網(wǎng)、語音、視頻等其他用途；>實(shí)時(shí)的人員或物品跟蹤，隨時(shí)查找人員或物品所在位置，和在某時(shí)間段內(nèi)所經(jīng)過的路徑，并顯示線路軌跡；>區(qū)域監(jiān)控：可以設(shè)定區(qū)域范圍，監(jiān)控次區(qū)域內(nèi)人員或物品出入等情況，非許可人員或物品出入時(shí)，報(bào)警提示；>定位精度高，可達(dá)3-5M（視具體環(huán)境而定），準(zhǔn)確掌握人員或物品所處位置；>超低功耗，標(biāo)簽可以更換電池或充電，且對人體安全、無輻射損害；>可視化終端平臺，以電子地圖形式顯示人員或物品的位置和移動軌跡，>能通過傳感器監(jiān)測其周圍環(huán)境的溫度等信息，便于環(huán)境監(jiān)測和安全防范。

定位算法介紹

Wi-Fi定位系統(tǒng)是基于標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.11無線局域網(wǎng)（WLAN）。定位算法是基于接收到Wi-Fi信號的強(qiáng)度（RSSI）。在覆蓋無線局域網(wǎng)的地方，定位標(biāo)簽周期性地發(fā)出信號，無線局域網(wǎng)訪問點(diǎn)（AP）接收到信號后，將信號傳送給定位服務(wù)器。定位服務(wù)器根據(jù)信號的強(qiáng)弱判斷出標(biāo)簽距離AP的位置，通過標(biāo)簽到至少3個(gè)AP的距離可以算出標(biāo)簽的位置，并通過電子地圖顯示具體位置。這是傳統(tǒng)的三角定位原理。

Wi-Fi無線信號經(jīng)過反射后才到達(dá)接收器，而不是一條徑直的路徑，這樣就給定位計(jì)算帶來了很大的誤差，這種現(xiàn)象叫多路徑。因?yàn)槭覂?nèi)空間的障礙物會造成多路徑干擾,導(dǎo)致訊號變化較大,所以傳統(tǒng)的三角定位法不適用於室內(nèi)環(huán)境。采用基于ＲＦ指紋識別（ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴＩＮＧ）的定位方法。在定位區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)采樣點(diǎn)，將定位終端放在給個(gè)采樣點(diǎn)。場景規(guī)劃工具可以把定位終端發(fā)射的信號特征記錄下來，根據(jù)這些特征和不同位置的信號建立信號紋來指示定位終端的位置。利用信號紋和相對應(yīng)的位置信息建立起數(shù)據(jù)庫后，定位系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)收集到的信號特征，就能計(jì)算位置了。人體對標(biāo)簽是有干擾的，定位系統(tǒng)采用歷史移動軌跡、增加ＡＰ定位器、修正信號突變等方法盡量在算法上降低干擾帶來的定位誤差。

定位精度與定位目標(biāo)、環(huán)境和定位器鋪設(shè)密度有關(guān)，定物可以達(dá)到3米甚至更好，定位人時(shí)由于人體干擾，精度在5-10米的半徑范圍。定位精度是和定位器分布密度、環(huán)境、定位對象的干擾有關(guān)的，所以無線定位的精度不是一個(gè)絕對的數(shù)字。一般說，精度能達(dá)到3米－5米，有時(shí)會10米甚至更差。我們也有應(yīng)用能做到1.5米。定位器部署密度越高，定位精度越高。任何無線定位的技術(shù)，都會有定位誤差及不確定因素存在。我們建議實(shí)際應(yīng)用中，考慮到無線定位的特性，通過軟件解決精度的不確定因素。定位中會出現(xiàn)跳動，這是由于定位位置處于幾個(gè)定位點(diǎn)中間。

定位頻率可以設(shè)置為1秒或以上。網(wǎng)頁刷新時(shí)間為１秒。網(wǎng)絡(luò)傳輸也會耗費(fèi)一定的時(shí)間，定位算法上為了避免人體對定位精度的干擾，在算法上做了特別調(diào)整，所