基于位置指紋的Wi-Fi室內(nèi)定位商場導(dǎo)航易購系統(tǒng)定位方法

石晟銘 蔡抒凝 苑佳凝

摘 ?要： 隨著現(xiàn)在科技的日益發(fā)展，室內(nèi)定位商場導(dǎo)航易購系統(tǒng)定位方法也是越來越多，下面我將詳細(xì)的介紹一下基于位置指紋的WI-FI室內(nèi)商場導(dǎo)航易購系統(tǒng)定 位的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：?Wi-Fi;商場導(dǎo)航;定位方法;數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：?TU247.2????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A????DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.09.045

本文著錄格式：石晟銘，蔡抒凝，苑佳凝. 基于位置指紋的Wi-Fi室內(nèi)定位商場導(dǎo)航易購系統(tǒng)定位方法[J]. 軟件，2019，40（9）：196-198

Location Method of Wi-Fi Indoor Positioning Shopping-mall Navigationand Purchase System Based on Location Fingerprint

SHI Sheng-ming， CAI Shu-ning， YUAN Jia-ning

（Henan University of Technology， Jiaozuo， Henan 454150）

【Abstract】： With development of science and technology， there are more and more positioning methods of navigation and purchase system for indoor positioning shopping malls. The auther introduces application method of WI-FI positioning system for indoor shopping malls based on location fingerprint in details as following.

【Key words】： Wi-Fi; Shopping mall navigation; Positioning method; Data base

0??引言

隨著不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，因此局域網(wǎng)也是在向無線化和多網(wǎng)合一的方向發(fā)展，在這個多網(wǎng)合一快速發(fā)展的過程中，帶動了多種無線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這個其中的一種就是WIFI^[1]。當(dāng)前，室內(nèi)定位商場這個產(chǎn)業(yè)也正如火如荼地進(jìn)行，可以看出未來商場導(dǎo)航的發(fā)展。

1??劃分空間位置坐標(biāo)

先把要定位的空間劃分坐標(biāo)，如以1.5?m*1.5?m方格作為基本區(qū)間，如圖1所示，以某辦公樓走道部分測量圖為例，以4塊地磚為一個區(qū)間。

2??Wi-Fi數(shù)據(jù)的采集形式

第一步：每一個在空間釋放Wi-Fi信號的熱點(diǎn)

（hotspot）稱之為AP（access point）[就是無線路由器發(fā)的信號];且空間每個位置上可以檢測到以SSID和BSSID區(qū)分的1個或多個AP，以及Wi-Fi信號的RSSI值^[2]。

注：BSSID（指的是MAC地址，唯一標(biāo)識此熱點(diǎn)）;SSID（指的是AP的名字，如htu，但不唯一）;RSSI（Received Signal Strength Indication，指的是接收的信號強(qiáng)度指示，在此表示接收到的Wi-Fi信號的強(qiáng)度值，單位dBm）。

第二步：數(shù)據(jù)采集，為了提高精度，要求盡量采集每一個坐標(biāo)位置上多個點(diǎn)，建立匹配數(shù)據(jù)庫。（每一條數(shù)據(jù)：一組RSSI值和一個坐標(biāo)對應(yīng)）^[3-4]。

第三步：將采集到的信號按照位置與RSSI值矩陣對應(yīng)建立數(shù)據(jù)庫，如圖2。（注：以列為單位，一個位置坐標(biāo)上，有多個ap點(diǎn)的信號強(qiáng)度）

3??離線階段數(shù)據(jù)采集

離線狀態(tài)下，調(diào)用手機(jī)自帶的Wi-Fi模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與處理，即利用客戶端WiFiScan_UDP在區(qū)域各個位置采集數(shù)據(jù)集，與位置坐標(biāo)對應(yīng)起來，建立位置指紋數(shù)據(jù)庫，如圖3。

之后保存并發(fā)送到電腦平臺端進(jìn)行處理?；蚴褂梦锢碛布i-Fi模塊進(jìn)行采集^[5-7]。

如相關(guān)的Wi-Fi模塊，與嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核相連，發(fā)送掃描信息給Wi-Fi模塊，獲得數(shù)據(jù)后傳輸?shù)诫娔X后進(jìn)行之后的處理與計算，如圖4。

4??定位方法

由于信號在空間中的不穩(wěn)定性以及衰落等等，相同地點(diǎn)不同時間測的的RSSI值會有一定的波動，如圖5所示。

圖上表示在同一ap的信號強(qiáng)度是在一定范圍內(nèi)波動的，（信號強(qiáng)度容易受到環(huán)境的影響，故需要采集多次，增加原始匹配數(shù)據(jù)庫的精度）

所以進(jìn)行位置匹配的時候，需要相應(yīng)的算法進(jìn)行計算，在此使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的的支持向量機(jī)（SVM），簡單來說，就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一類的算法，進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練，然后測試，預(yù)測值的分布^[8-9]。

（訓(xùn)練：建立兩種數(shù)據(jù)的聯(lián)系（非線性關(guān)系），預(yù)測：根據(jù)已有的值代入測試）

如輸入對應(yīng)的坐標(biāo)矩陣與RSSI矩陣用與訓(xùn)練數(shù)據(jù)，之后輸入測試的RSSI向量來預(yù)測坐標(biāo)值，從而完成定位如圖6。

Rssi值矩陣的排列并不是無序的，而是每一列表示同一ap，如果有些位置采集不到相關(guān)ap信息，以-120最小值來代替，數(shù)據(jù)按照所對應(yīng)的BSSID進(jìn)行對齊排序，如圖7。

進(jìn)行位置匹配計算，如圖8所示，實際坐標(biāo)（9，0），計算得到的坐標(biāo)是（7.2970，-0.0069），誤差一般是存在的，看計算所得的精度，保證精度值在一定范圍內(nèi)才是有意義的，否則需要調(diào)整算法^[10]。

后期做到相關(guān)GUI上實現(xiàn)定位的可視化等如圖9。

5??定位流程

5.1離線階段數(shù)據(jù)采集

首先在各個位置采集數(shù)據(jù)集，與位置坐標(biāo)對應(yīng)起來，建立位置指紋數(shù)據(jù)庫。

5.2在線預(yù)測階段

在某一個位置采集到該位置的RSSI向量組，進(jìn)行發(fā)送、計算之后返回位置坐標(biāo)，獲得當(dāng)前位置。

6??結(jié)語

通過劃分地標(biāo)，在各個位置采集數(shù)據(jù)集以此來建立起位置的指紋數(shù)據(jù)庫，然后向該位置的RSSI向量組進(jìn)行計算來獲得當(dāng)前的位置，這就是基于位置指紋的Wi-Fi室內(nèi)定位商場導(dǎo)航易購系統(tǒng)定位方法的整個流程。

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