WiFi定位原理介紹

1、Wi-Fi實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)基于Wi-Fi的無(wú)線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（Wi-Fi RTLS ）結(jié)合無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）、射頻 識(shí)別（RFID）和實(shí)時(shí)定位等多種技術(shù)，廣泛地應(yīng)用在有無(wú)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(cè)和追蹤任務(wù)，并準(zhǔn)確搜尋到目標(biāo)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員和物品的實(shí)時(shí)定位和監(jiān)控管理。無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN ）介紹無(wú)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(dòng) 或變化。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，WLAN最主要的優(yōu)勢(shì)在于不需布線，不受布線條件的限制，因此 非常適合移動(dòng)辦公用戶的

2、需要。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫(kù)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(kāi)始進(jìn)入家庭以及教育機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。無(wú)線局域網(wǎng)是基于國(guó)際IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射功率不可超過(guò) 100毫 瓦，實(shí)際發(fā)射功率約6070毫瓦，手機(jī)的發(fā)射功率約200毫瓦至1瓦問(wèn)，手持式對(duì)講機(jī)高達(dá)5瓦c 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機(jī)直接接觸人體，對(duì)人體是安全的。一般WLAN能覆蓋的范圍應(yīng)視環(huán)境的開(kāi)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(kāi)放性空間，有間隔的區(qū)域，則約 3550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Access Point

3、簡(jiǎn)稱，一般翻譯為 無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)”，或橋接器”。它主要在媒體存取控 制層MAC中扮演無(wú)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一股, 無(wú)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(wú)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(hào)，無(wú)線局域網(wǎng)訪問(wèn)點(diǎn)（AP）接收到信號(hào)后，將信號(hào)傳送給定位服務(wù)器。定位服務(wù)器根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱或信號(hào)到達(dá)時(shí)差判斷出人員的位置，并通過(guò)電子地圖顯示具體位置。定忙疊為我Uradiosys RTLS定位原理圖圖1.基于無(wú)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(wú)線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示:優(yōu)頻科技RTLS架構(gòu)定位

4、服務(wù)器定位引擎電子地圖APAP無(wú)線局域網(wǎng)定位標(biāo)簽及其他Wi-Fi終端PCPDA 手f寺設(shè)備 定位標(biāo)簽圖2. RTLS系統(tǒng)架構(gòu)圖如上圖所示，無(wú)線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位監(jiān)控系統(tǒng)（ Wi-Fi RTLS ）主要由定位卡或腕帶（Wi-FiTag）、無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)（AP ： Access Point ）和后端監(jiān)控管理中心（Locating Server定 位服務(wù)器）三部分組成。無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)可以使用任何支持802.11b的產(chǎn)品。1）定位卡或腕帶作為無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊佩戴在人員身上或物品上，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)標(biāo)簽的跟蹤實(shí) 現(xiàn)對(duì)人員和資產(chǎn)的跟蹤定位?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)計(jì)不同的外形，腕帶、胸卡等以適應(yīng)不同需求。2）AP采用2.

5、4GHz頻段，支持802.11b/g模式，及時(shí)采集卡或腕帶的信息，傳輸?shù)胶蠖说谋O(jiān)控 中心，對(duì)定位卡或腕帶進(jìn)行控制管理3)安裝了定位服務(wù)器軟件系統(tǒng)的監(jiān)控管理中心，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理。分析管理定位卡或腕帶數(shù)據(jù)，通過(guò)控制中心的電子地圖監(jiān)視并及時(shí)顯示各現(xiàn)場(chǎng)定位卡或腕帶的位置，數(shù)據(jù)可 同時(shí)存入存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，監(jiān)控人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)服務(wù)器查詢?nèi)藛T或物品的實(shí)時(shí)位置信 息，報(bào)警信息，及某段時(shí)間內(nèi)的移動(dòng)軌跡等。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于定位的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)有別于一般的通訊網(wǎng)絡(luò)，要求在任一位置點(diǎn)，均可以收到3個(gè)以 上的AP信號(hào)。AP主要分為主通訊AP與定位AP,主通訊AP負(fù)責(zé)服務(wù)器與通訊AP之間的數(shù)據(jù)交 換和傳輸，所有

6、主通訊AP必須通過(guò)網(wǎng)線進(jìn)行連接。定位AP,主要負(fù)責(zé)收集標(biāo)簽信息，并將結(jié) 果發(fā)送給指定服務(wù)器，電加標(biāo)檢圖3.無(wú)線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(Wi-Fi RTLS )網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖定位系統(tǒng)基于Wi-Fi對(duì)無(wú)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(yǔ)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(guò)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(duì)人體安

7、全、無(wú)輻射損害；可視化終端平臺(tái)，以電子地圖形式顯示人員或物品的位置和移動(dòng)軌跡， 能通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)其周?chē)h(huán)境的溫度等信息，便于環(huán)境監(jiān)測(cè)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IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）。定位算法是基于接收 到Wi-Fi信號(hào)的強(qiáng)度（RSSI）。在覆蓋無(wú)線局域網(wǎng)的地方，定位標(biāo)簽周期性地發(fā)出信號(hào)，無(wú)線 局域網(wǎng)訪問(wèn)點(diǎn)（AP）接收到信號(hào)后，將信號(hào)傳送給定位服務(wù)器。定位服務(wù)器根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱判 斷出標(biāo)簽距離AP的位置，通過(guò)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(guò)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(wú)線信號(hào)經(jīng)過(guò)反射后才到達(dá)接收器，而

8、不是一條徑直的路徑，這樣就給定位計(jì)算帶 來(lái)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(huì)造成多路徑干擾，導(dǎo)致訊號(hào)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(shí)別（F I NGERPR I NTING）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(chǎng)景 規(guī)劃工具可以把定位終端發(fā)射的信號(hào)特征記錄下來(lái)，根據(jù)這些特征和不同位置的信號(hào)建立信號(hào)紋來(lái)指示定位終端的位置。利用信號(hào)紋和相對(duì)應(yīng)的位置信息建立起數(shù)據(jù)庫(kù)后，定位系統(tǒng)根據(jù)實(shí) 時(shí)收集到的信號(hào)特征，就能計(jì)算位置了。人體對(duì)標(biāo)簽是有干擾的，定位系統(tǒng)采用歷史移動(dòng)軌跡、 增加A P定位器、修正信號(hào)突變等方法盡量在算

9、法上降低干擾帶來(lái)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(duì)象 的干擾有關(guān)的，所以無(wú)線定位的精度不是一個(gè)絕對(duì)的數(shù)字。一般說(shuō)，精度能達(dá)到3米-5米，有時(shí)會(huì)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(wú)線定位的技術(shù)，都會(huì)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(wú)線定位 的特性，通過(guò)軟件解決精度的不確定因素。定位中會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)，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(yè)刷新時(shí)間為1秒。網(wǎng)絡(luò)傳輸也會(huì)耗費(fèi)一定的時(shí)間， 定位算法上為了