WiFi定位原理介紹

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Wi-Fi實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)         基于Wi-Fi的無線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（Wi-Fi RTLS）結(jié)合無線局域網(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。 無線局域網(wǎng)（WLAN）介紹         無線局域網(wǎng)（WLAN，又稱Wi-Fi）是在不采用傳統(tǒng)

2、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)辦公用戶的需要。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展，甚至開始進(jìn)入家庭以及教育機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。         無線局域網(wǎng)是基于國際IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射功率不可超過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瓦間，手持式對(duì)講機(jī)

3、高達(dá)5瓦。無線網(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簡(jiǎn)稱，一般翻譯為“無線訪問節(jié)點(diǎn)”，或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線

4、局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。有了AP，就像一般有線網(wǎng)絡(luò)的Hub一般，無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)，無線局域網(wǎng)訪問點(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，并通過電子地圖顯示具體位置。              &#

5、160;                                                  &

6、#160;                       圖1. 基于無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)工作原理示意圖系統(tǒng)組成無線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示：                  

7、;                                                   

8、60;                               圖2. RTLS系統(tǒng)架構(gòu)圖         如上圖所示，無線局域網(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-Fi Tag）、無線

9、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2.4GHz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)

10、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，監(jiān)控人員可以通過計(jì)算機(jī)訪問存儲(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，所有主通訊AP必須通過網(wǎng)線進(jìn)行連接。定位AP，主要負(fù)責(zé)收集標(biāo)簽信息，

11、并將結(jié)果發(fā)送給指定服務(wù)器，                                                 

12、60;                                圖3. 無線局域網(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 功能特點(diǎn)> 定位系統(tǒng)基于Wi-Fi對(duì)無線局域網(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)、語音、視頻等其他用途；&g

13、t; 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)人體安全、無輻射損害；> 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，> 能通過傳感器監(jiān)測(cè)其周圍環(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      

14、   Wi-Fi定位系統(tǒng)是基于標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.11無線局域網(wǎng)（WLAN）。定位算法是基于接收到Wi-Fi信號(hào)的強(qiáng)度（RSSI）。在覆蓋無線局域網(wǎng)的地方，定位標(biāo)簽周期性地發(fā)出信號(hào)，無線局域網(wǎng)訪問點(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無線信號(hào)經(jīng)過反射后才到達(dá)接收器，而不是一條徑直的路徑，這樣就給

15、定位計(jì)算帶來了很大的誤差，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。采用基于指紋識(shí)別（）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，根據(jù)這些特征和不同位置的信號(hào)建立信號(hào)紋來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、增加定位器、修正信號(hào)突變等方法盡量在算法上降低干擾帶來的定位誤差。          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，所以無線定位的精度不是一個(gè)絕對(duì)的數(shù)字。一般說，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，考慮到無線定位的特性，通過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)