基于WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)研究

文｜肖琦

基于WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)研究

文｜肖琦

隨著人們對(duì)位置信息需求的不斷提高，鑒于位置的服務(wù)受到越來越多人的青睞，在緊急救助、資產(chǎn)定位、個(gè)性化信息傳遞等領(lǐng)域顯示出巨大的活力。基于無線局域網(wǎng)的室內(nèi)定位技術(shù)由于可以充分利用現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)資源，能夠以純軟件的方式實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本低，已成為目前室內(nèi)定位研究的熱點(diǎn)。

近年來，互聯(lián)網(wǎng)WLAN技術(shù)在當(dāng)前的使用很多，比如說在超市、大型超市等使用，使用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行具體位置的終端確定。本篇文章針對(duì)WLAN室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行研究。

論文向我們闡述著關(guān)于WLAN室內(nèi)定位技術(shù)的研究。向我們講述關(guān)于室內(nèi)定位技術(shù)的好處與壞處。并且對(duì)WLAN室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行深層次的考察與研究。

一、無線定位技術(shù)的相關(guān)理論

（一）幾種常見室內(nèi)定位方法

根據(jù)資料顯示，室內(nèi)定位技術(shù)有很多，比如說常見的：室內(nèi)定位各技術(shù)呈現(xiàn)ibeacon、wifi、RFID、UWB、Abell、LPWAN、光通信等技術(shù)在工業(yè)制造、物流、零售、可穿戴、資產(chǎn)及人員追蹤領(lǐng)域的最新應(yīng)用分享；光跟蹤定位、磁場(chǎng)、紅外線、超聲波等室內(nèi)定位技術(shù)，但是如何將這些技術(shù)使用在實(shí)際的工程之中，是本篇文章研究的重點(diǎn)。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該發(fā)現(xiàn)其WLAN室內(nèi)定位技術(shù)的使用與研究，這樣做可以幫助相關(guān)行業(yè)人員解決問題，減少?gòu)?fù)雜性。

（二）紅外線的確定手段

紅外線定位經(jīng)過工程物中的光學(xué)傳感儀獲得的紅外線發(fā)射儀散發(fā)出的特殊紅外線(InfraredRay)后實(shí)施定位。Cambridge學(xué)員AT&T實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的紅外線戶外定位結(jié)構(gòu)Active BadgeSystem被叫做第一代的戶內(nèi)定位結(jié)構(gòu)；Ambiplex于2011年發(fā)布了IR.Loc結(jié)構(gòu)經(jīng)過檢測(cè)熱輻射實(shí)現(xiàn)定位，在10米規(guī)模內(nèi)的定位精度實(shí)現(xiàn)20-30厘米。紅外線戶內(nèi)定位精度非常高，可是不能透過障礙物，只是在直線可視范圍內(nèi)傳遞，有效間距很短，遭到室內(nèi)格局以及燈光的干擾很大，定位費(fèi)用很多，基本運(yùn)用上存在較大的限制性。

（三）超聲波定位技術(shù)

其是利用反射式檢測(cè)方式，結(jié)合發(fā)射超聲波至參考節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)回波的時(shí)段差運(yùn)算同參考節(jié)點(diǎn)中間的間隔，采用三角定位手段運(yùn)算出待檢目標(biāo)的部位。ActiveBat屬于超聲波定位結(jié)構(gòu)的先驅(qū)，經(jīng)過集中部署一系列的超聲波接收裝置，實(shí)現(xiàn)3厘米的定位準(zhǔn)確度。SonitorIPS屬于一個(gè)可以開展商業(yè)運(yùn)用的超聲波定位處理計(jì)劃，已經(jīng)使用于諸多大型醫(yī)院，其用來跟蹤病人與醫(yī)療設(shè)施，精度實(shí)現(xiàn)房間級(jí)。而且其可以在非可視間距下傳遞，定位精度很高且偏差很小，可是超聲波信息傳遞衰減嚴(yán)重，定位可行范圍受限，設(shè)施費(fèi)用很高，適合用在特殊條件下的戶內(nèi)定位運(yùn)用。

（四）藍(lán)牙定位方法

這個(gè)就是目前比較火的iBeacon在iBeacon定位設(shè)備的幫助下，智能手機(jī)的軟件能夠?qū)崿F(xiàn)定位、導(dǎo)航。iBeacon技術(shù)采用了低功耗藍(lán)牙可以實(shí)現(xiàn)iBeacon設(shè)備僅靠紐扣電池運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間?，F(xiàn)在的iBeacon應(yīng)用主要包括兩種，一種是進(jìn)入iBeacon區(qū)域后，進(jìn)行消息推送；另一種是部署好基站，利用信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位。這兩種都與位置感知有關(guān)。

iBeacon進(jìn)行位置感知的依據(jù)是其信號(hào)強(qiáng)度RSSI，通過RSSI值的變化來判斷用戶距離iBeacon設(shè)備的遠(yuǎn)近。如已知某距離(1米)的RSSI，那么大于該值則距離小于1米，小于該值則距離大于1米。通過部署多個(gè)基站，則可以通過與兩個(gè)或多個(gè)基站的相對(duì)距離來找到用戶的位置大致區(qū)域。依靠藍(lán)牙的戶內(nèi)定位優(yōu)勢(shì)是設(shè)施體積通常非常小，耗能少，創(chuàng)建連接時(shí)段短，主要能夠使用在小規(guī)模的定位。缺點(diǎn)是需要引導(dǎo)用戶打開藍(lán)牙，目前這些問題在一些場(chǎng)景已經(jīng)不算太大問題。

（五）UWB定位技術(shù)

UWB也稱為超寬帶，最早用在軍事領(lǐng)域，2002年才達(dá)到商用化標(biāo)準(zhǔn)。UWB重點(diǎn)使用極短脈沖信息傳輸信息，能保證高速通信的同時(shí)，發(fā)射功率卻非常之小。超寬帶方式和以往通信方法有較大不同的通信新科技。其無需利用以往通迅集中中的載波，而是經(jīng)過傳輸與接收具被納秒和納秒級(jí)之下的極窄脈沖來傳送信息，進(jìn)而具備GHz量級(jí)的UWB。UWB結(jié)構(gòu)和以往的窄帶結(jié)構(gòu)比較，具被投射力強(qiáng)、能耗少抗多徑成效好、穩(wěn)定性大、結(jié)構(gòu)繁雜度小、可以帶來定位準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)。所以，UWB方法能夠使用在室內(nèi)靜止和移動(dòng)物體與人的定位追蹤以及導(dǎo)航，同時(shí)可以提供非常精準(zhǔn)的定位精度。

（六）無線戶內(nèi)定位

總的來說，Wi-Fi可以定位，其機(jī)理為：

1. 各個(gè)WiFi路由器均有一個(gè)整體唯一的MAC地點(diǎn)，同時(shí)一般而言無線路由器在一段時(shí)間中不會(huì)轉(zhuǎn)移；

2. 設(shè)施在啟動(dòng)Wi-Fi的狀況下,就能夠掃描并采集附近的無線路由器信號(hào)，并獲得AP傳遞出來的MAC地點(diǎn)；

3. 設(shè)施把這類可以體現(xiàn)AP的信息傳輸至位置服務(wù)器，其檢索出各個(gè)無線路由器的地址部位,并根據(jù)各個(gè)信號(hào)的強(qiáng)弱大小,運(yùn)算出設(shè)施的地址部位，并返送到客戶設(shè)施；可是，值得注意的是，地點(diǎn)服務(wù)商應(yīng)不斷革新、充實(shí)自身的信息庫(kù)，以確保信息的真實(shí)性。

二、基于WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)

當(dāng)今世界，智能化已經(jīng)成為家電產(chǎn)品發(fā)展的一大重要趨勢(shì)，許多具備智能的家電產(chǎn)品都讓人們的生活更便捷。其中，WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)以其獨(dú)特的功能性引起了許多人的關(guān)注。而不斷進(jìn)步的定位系統(tǒng)，相關(guān)人員對(duì)其領(lǐng)域的使用有著很強(qiáng)的趨向。使得WLAN室內(nèi)定位技術(shù)走入我們的家庭生活，將生活變的更加完美、便捷。

（一）WLAN的理論分析

WLAN也叫做無線局域網(wǎng)，事實(shí)上涉及了WIFI，即多個(gè)無線設(shè)施經(jīng)過某個(gè)和多個(gè)基站實(shí)現(xiàn)互連，就能夠經(jīng)過無線連接組成一個(gè)內(nèi)部區(qū)域網(wǎng)，能夠共享信息，若基站可以上網(wǎng)，局域網(wǎng)中的無線設(shè)施也能夠共享上網(wǎng)，由于同個(gè)基站中的無線裝置，網(wǎng)段相同。

（二）WLAN中IEEE 802.11系列規(guī)范

作為世界公認(rèn)的區(qū)域網(wǎng)權(quán)威，IEEE 802作業(yè)組創(chuàng)建的規(guī)范在以往20年內(nèi)在區(qū)域網(wǎng)中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。這類協(xié)議涵蓋了802.3 Ethernet措施、802.5 Token Ring措施、802.3z 100BASE-T迅速以太網(wǎng)措施。在1997年，通過了七年的操作之后，IEEE制定了802.11措施，這就是在無線區(qū)域領(lǐng)域中的首個(gè)在國(guó)際上得到認(rèn)同的協(xié)議。

于1999年9月，其又發(fā)布了802.11b“High Rate”措施，用于對(duì)802.11協(xié)議實(shí)現(xiàn)填補(bǔ)，802.11b于802.11的1Mbps以及2Mbps速率下又提高了5.5Mbps與11Mbps兩個(gè)新的系統(tǒng)吞吐速率，之后又發(fā)展到802.11g的54Mbps，一直到現(xiàn)在802.11n的108Mbps。

使用802.11b，移動(dòng)客戶可以獲取同Ethernet相同的特性、系統(tǒng)吞吐率、可用性。該基于規(guī)范的技術(shù)促使管理者能夠按照環(huán)境，選用合理的局域網(wǎng)方法來建立自身的網(wǎng)絡(luò)，符合其商業(yè)客戶以及其他客戶的要求。

同其他IEEE 802規(guī)范相同，802.11協(xié)議關(guān)鍵操作于ISO措施的最低兩層中，即物理層與信息鏈路層。所有局域網(wǎng)的運(yùn)用流程、網(wǎng)絡(luò)工作系統(tǒng)以及像TCP/IP、Novell NetWare均可以在802.11協(xié)議上一同運(yùn)轉(zhuǎn)，就像其運(yùn)轉(zhuǎn)于802.3 Ethernet上那樣。802.11b的基礎(chǔ)框架、特性以及服務(wù)均在802.11規(guī)范內(nèi)有了定義，802.11b協(xié)議重點(diǎn)在物理層上作了部分調(diào)整，引進(jìn)了高速信息傳遞的特性以及連接的安全性。

三、結(jié)束語

隨著時(shí)代的不斷前進(jìn)與發(fā)展，人們對(duì)導(dǎo)航、智能行業(yè)等方面的使用很多，人們開始重新認(rèn)識(shí)、使用室內(nèi)定位技術(shù)，向我們說明室內(nèi)定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量生活的主要途徑之一。這樣做可以使得室內(nèi)定位技術(shù)的不斷前進(jìn)與發(fā)展，促使新的產(chǎn)業(yè)開發(fā)。

作者單位：廣東和新科技有限公司