理论教育 Wi-Fi室内定位技术——实现精准定位的神器

Wi-Fi室内定位技术——实现精准定位的神器

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,包括手机、计算机等电子设备均支持Wi-Fi技术,这也为Wi-Fi的发展提供了有利条件。Wi-Fi技术不仅仅适用在家庭中,在写字楼中也经常使用。无线局域网络已是目前所有智能手机平台的标配,利用广泛存在的Wi-Fi系统来做室内定位是一项成本低且易实现的方法。目前,基于Wi-Fi信号的定位技术主要是利用之前所介绍的基于信号强度来进行室内定位。利用Wi-Fi技术设计的室内定位系统,能够完成室内复杂环境下的定位,定位精度通常在3 m左右。

Wi-Fi室内定位技术——实现精准定位的神器

无线局域网络[56](Wireless Local Area Networks,WLAN)是一种利用射频识别技术进行无线传输的系统。它的出现取代了传统的局域网线连接,使得人们能够在任意无线网覆盖的区域连接网络,极大方便了人们对于网络的使用。

无线保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)在传统意义上讲是将我们所使用的设备连接到无线局域网中的一项技术。我们在连接无线局域网时,通常需要输入密码通过验证后才能连接至网络,因此,Wi-Fi技术是无线局域网中的重要组成部分。

可以这么说,在无线局域网络出现之前,人们是通过网线进行网络连接的。自无线局域网出现之后,人们可以通过Wi-Fi技术进行网络连接,这可以理解为Wi-Fi技术是通往网络世界的通行证。基于这个原因,许多人就将Wi-Fi等同于无线局域网进行称呼。目前,包括手机、计算机等电子设备均支持Wi-Fi技术,这也为Wi-Fi的发展提供了有利条件。一项统计表明,仅在2013年使用无线网络技术的设备就超过了50亿台;现在大部分城市中的公共场所均有无线网络覆盖,使得人们随时随地就可以访问互联网

在Wi-Fi使用之初,其安全性及私密性等存在很大的问题,很容易被人截取到当前使用的数据包及其他信息,所以,其安全性就成了限制WLAN发展的一大问题。但无线应用协议[57](Wireless Application Protocol,WAP)的出现,成功地解决了Wi-Fi在安全方面的漏洞,为使用Wi-Fi进行室内定位提供了安全保障。

Wi-Fi的基本组成包括无线接入点(Access Point,AP)和无线网卡。无线接入点的作用非常简单,即将有线的局域网转换成无线网络信号发散出去,以供用户使用。接入点就相当于一个内部含有无线发射器的集线器(HUB)[58],任何连接网络的计算机终端都可以利用接入点来分享网络资源。无线网卡是用来进行信号连接的设备,起到将局域网的信号识别并连接的作用。

Wi-Fi技术自发明至今已有20多年的历史,经过多个国家的研究人员对其不断地完善,目前,这项技术已经相当的完备和成熟。它使得人们摆脱了网线的束缚,只要在有无线局域网覆盖的地方,就可以非常便捷地实现网络连接。Wi-Fi技术不仅仅适用在家庭中,在写字楼中也经常使用。一些大型办公场所使用Wi-Fi技术后,可以减少网线的布置,提高了空间利用率。当前,Wi-Fi信号传输的速度非常快,虽然在信号传输质量上还有些许欠缺,但并不影响人们对它的使用。

无线局域网络已是目前所有智能手机平台的标配,利用广泛存在的Wi-Fi系统来做室内定位是一项成本低且易实现的方法。例如,由微软开发的RADAR系统,是目前公认的最早的基于Wi-Fi技术的定位系统;它基于信号强度指纹数据库进行定位,可以得到较为理想的定位精度。(www.daowen.com)

目前,基于Wi-Fi信号的定位技术主要是利用之前所介绍的基于信号强度来进行室内定位。由于室内复杂的环境影响,基于信号传播模型的定位方案并不适合,多路径效应对该方案的影响较大,会导致定位偏差。

利用Wi-Fi信号定位通常采用的是基于信号强度位置指纹法。基于信号强度位置指纹法的流程如下:

(1)数据采集阶段。首先设计实验方案,确定参考点的具体位置信息,在试验区域中手持采集终端在参考点上采集Wi-Fi信号强度,记录并存储无线信号强度的各类信息,然后将该点的位置坐标以及采集到的无线信号强度信息作为一条指纹存入相应的指纹数据库中。在采集无线信号强度的过程中,应严格按照采集数据的标准进行操作,从而准确构建室内无线信号地图,完成数据采集阶段的工作。

(2)实时定位阶段。在这一阶段,待定位目标将周边环境的信号强度数据传送至中央处理器中,并匹配相应信号强度,从而得到待定目标的位置信息。

利用Wi-Fi技术设计的室内定位系统,能够完成室内复杂环境下的定位,定位精度通常在3 m左右。利用基于信号强度的位置指纹法进行定位,对环境的依附性较强,若环境中的无线信号强度发生较大改变或者室内没有Wi-Fi信号覆盖时,会出现定位很难进行下去或者定位误差急剧增大的现象。目前,许多学者正致力于多系统融合定位研究,以提高定位精度,改善Wi-Fi定位缺陷。

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