理论教育 基于Wi-Fi的室内位置指纹定位原理说明

基于Wi-Fi的室内位置指纹定位原理说明

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于Wi-Fi的位置指纹室内定位的理论支撑是Wi-Fi热点物理地址的唯一性和电磁波在空气介质中传播的衰减原理。基于Wi-Fi的位置指纹定位法就是首先测出室内空间各个位置上的Wi-Fi信号特征,并以此作为定位基准,再通过测量得到的当前信号特征与定位基准进行匹配,获取对应的空间位置来实现定位。

基于Wi-Fi的室内位置指纹定位原理说明

Wi-Fi是一种无线联网技术,又被称为“行动热点[59],它使网络连接不再受网线长度的约束,其使用大大方便了设备与网络的连接,通过已连接互联网的无线路由器即可在其信号覆盖范围内连接网络。目前,在我们的日常生活中已经随处可见安装有Wi-Fi模块的电子设备,如笔记本电脑智能手机平板电脑、摄像头、电视机、智能音响、打印机、空调等。这些设备依靠Wi-Fi不受布线条件的限制可以快速组网,且低于100 MW的信号发射功率使其具有能耗较低、安全健康等优势,这些也使人们随时随地与互联网相连,大大提高了人们的工作效率,给人们的日常生活带来了便利。Wi-Fi方便快速组网、数据传输速率较快等特点使其在市场上得以迅速的推广使用,人们也已经习惯了通过Wi-Fi连接网络来学习工作或休闲娱乐的生活方式。现在,在写字楼、生活公寓、购物广场、火车站和机场等人员聚集较多的建筑物内均布置了无线路由器(Wireless Access Point,AP),且具有较好的Wi-Fi环境,这也给利用Wi-Fi的位置指纹室内定位提供了良好的信号条件基础。

基于Wi-Fi的位置指纹室内定位的理论支撑是Wi-Fi热点物理地址的唯一性和电磁波在空气介质中传播的衰减原理。电磁波在空气中的衰减速度与很多因素有关,其中包括距离、障碍物、电气设备、人体和多路径效应等。在理想环境下,电磁波衰减模型表示为式(5.1),接收信号强度表示为式(5.2):(www.daowen.com)

由公式(5.1)(5.2)可看出,在一定距离内,信号衰减幅度较大,且接收信号功率与距离的平方成反比。因此,在已知多个不同无线路由器物理地址条件下,根据接收到的信号强度大小,便可与室内位置匹配,获得室内定位坐标。基于Wi-Fi的位置指纹定位法就是首先测出室内空间各个位置上的Wi-Fi信号特征,并以此作为定位基准,再通过测量得到的当前信号特征与定位基准进行匹配,获取对应的空间位置来实现定位。

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