wifi室內(nèi)人員定位技術(shù)原理淺析

?

當(dāng)咱們?cè)谑彝忾_車或許騎自行車時(shí)，咱們現(xiàn)已習(xí)慣運(yùn)用GPS來(lái)完結(jié)盯梢和導(dǎo)航，可是當(dāng)咱們進(jìn)入到一個(gè)較大型的室內(nèi)空間，比方機(jī)場(chǎng)、會(huì)議大廳等，總的來(lái)說(shuō)咱們還在運(yùn)用紙質(zhì)地圖。為了能夠更進(jìn)一步，蘇州新導(dǎo)推出了互操作性認(rèn)證項(xiàng)目使得Wi-Fi支持室內(nèi)人員定位功能，Wi-Fi認(rèn)證定位功能是基于IEEE 802.11-2016的精密時(shí)序丈量通訊協(xié)議，為室內(nèi)設(shè)備定位提供米等級(jí)的精確度。該功能支持運(yùn)用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的各種場(chǎng)景，比方室內(nèi)導(dǎo)航、物品追尋和網(wǎng)絡(luò)管理等。

之前WiFi定位所采用的辦法到現(xiàn)在為止，WiFi室內(nèi)人員定位還首要依賴于丈量信號(hào)強(qiáng)度，蘇州新導(dǎo)經(jīng)過(guò)丈量信號(hào)強(qiáng)度的衰減或匹配接納信號(hào)強(qiáng)度的方法來(lái)完結(jié)對(duì)間隔的估量。但是信號(hào)強(qiáng)度的丈量可變性非常大，束縛了這些辦法的精確度。為了獲得更好的精確性，咱們需求對(duì)不同方位的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采樣丈量。這個(gè)過(guò)程非常明顯地消耗時(shí)刻并且每次設(shè)備變換方位都需求重復(fù)采樣。

WiFi定位是怎么工作的

WiFi信號(hào)以已知的速率在空氣中傳達(dá)——即光速。因而信號(hào)從一個(gè)熱點(diǎn)（AP）或許基站（STA）宣布到被另一個(gè)AP或許STA接納之間的時(shí)刻乘以光速就能夠轉(zhuǎn)換為間隔，這被稱為“飛翔時(shí)刻丈量”。實(shí)際上“往返時(shí)刻”要比單程“飛翔時(shí)刻”多出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，并且會(huì)跟著時(shí)刻的推移而變化，蘇州新導(dǎo)認(rèn)為這樣就使得原始丈量的數(shù)據(jù)不精確。

? 假如基站（STA）也能夠丈量精確的時(shí)刻戳，它就能夠確認(rèn)所花費(fèi)的時(shí)刻，并且保證整個(gè)架構(gòu)規(guī)劃的精度在幾納秒以內(nèi)。
? 假如這個(gè)協(xié)議支持在設(shè)備之間傳遞時(shí)刻戳，那么涉及到的四個(gè)時(shí)刻戳就能夠匯集到一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)處，然后進(jìn)行計(jì)算處理。
? 間隔的計(jì)算是根據(jù)四個(gè)時(shí)刻戳（兩個(gè)時(shí)刻之間的差值），一個(gè)設(shè)備應(yīng)該將時(shí)刻戳發(fā)送給另一個(gè)設(shè)備，然后第二個(gè)設(shè)備才能夠進(jìn)行一定的計(jì)算。

新型的WiFi定位協(xié)議：精密時(shí)序丈量

在這個(gè)新協(xié)議中，無(wú)線接入點(diǎn)（AP）會(huì)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，移動(dòng)設(shè)備會(huì)接納這幀數(shù)據(jù)，同時(shí)移動(dòng)設(shè)備會(huì)回復(fù)一個(gè)確認(rèn)（ACK）響應(yīng)，無(wú)線接入點(diǎn)會(huì)接納這個(gè)響應(yīng)（ACK），最后無(wú)線接入點(diǎn)會(huì)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)包含這兩個(gè)時(shí)刻戳。首要對(duì)基于WiFi信號(hào)的室內(nèi)人員定位技能中的三角形定位法進(jìn)行了研討。鑒于現(xiàn)有的三角形定位模型受信號(hào)強(qiáng)度和環(huán)境干擾的束縛影響，定位精度不高，提出了一種結(jié)合室內(nèi)影響要素束縛的權(quán)重改正定位模型，更加切合雜亂的室內(nèi)定位環(huán)境。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，經(jīng)過(guò)加權(quán)去噪模型改正后的定位精度更高，適用性更廣。

室內(nèi)人員定位技能填補(bǔ)了GNSS技能所不能涉及的范疇，在一些特定的場(chǎng)合，如大型的建筑物內(nèi)、車站、購(gòu)物中心、地下停車場(chǎng)等室內(nèi)環(huán)境，室內(nèi)定位技能在使用上被寄予更多的希望，它不但能進(jìn)行定位和導(dǎo)航，并且在此基礎(chǔ)上能夠開宣布更多的增值服務(wù)。室內(nèi)定位技能的使用場(chǎng)景首要包含：

(1) 安全措施與防備。在車站和商業(yè)購(gòu)物中心內(nèi)，假如發(fā)生了難以抗拒的突發(fā)事件，如火災(zāi)、地震、洪水、暴恐突擊等，能夠使用室內(nèi)定位與導(dǎo)航技能，精確、快速地找到被困者并施救。

(2) 大型建構(gòu)筑物內(nèi)的定位與導(dǎo)航。當(dāng)進(jìn)入一個(gè)生疏的環(huán)境，想要找到某一個(gè)特定地址，如廁所、出口、地下停車場(chǎng)或某一個(gè)商鋪，使用室內(nèi)定位技能能夠完結(jié)自身定位，并且能夠完結(jié)導(dǎo)航指引。

(3) 消息的推送與廣告投放。經(jīng)過(guò)室內(nèi)定位技能，能夠收集個(gè)人的跋涉軌跡，經(jīng)過(guò)其軌跡的分布和停留點(diǎn)的方位，能夠精確地將個(gè)人感興趣的信息和廣告進(jìn)行推送[1]。

室內(nèi)人員定位技能的使用極其廣泛，其商業(yè)價(jià)值非常可觀，因而，對(duì)于室內(nèi)定位技能的研討具有很高的價(jià)值和意義。室內(nèi)定位技能的辦法有很多種，包含無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技能、藍(lán)牙、紅外、RFID和行人航跡推算PDR等[2]。不同的定位辦法具有不同的定位原理，有基于傳達(dá)時(shí)刻的定位法、基于電波傳達(dá)模型的定位法、方位指紋定位法等。

不同的定位環(huán)境需求采用不同的定位辦法。基于WiFi信號(hào)的三角形定位法定位精度高，建設(shè)費(fèi)用低，適用于人群密布的大型車站和地下停車場(chǎng)等環(huán)境;基于傳達(dá)時(shí)刻的定位法需求很高的時(shí)刻丈量精度，對(duì)設(shè)備儀器的硬件條件很高，受外界的環(huán)境要素干擾較大，合適比較空闊的室內(nèi)環(huán)境下定位;基于方位指紋定位法定位精度高，適用的規(guī)模廣，可是建設(shè)本錢比較高，需求樹立很多的數(shù)據(jù)庫(kù)作為定位的前提條件，花費(fèi)較大，前期投入高。

現(xiàn)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已無(wú)處不在，人們對(duì)WiFi室內(nèi)定位充滿了期待。來(lái)自MIT的研討團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已開始運(yùn)用角度與飛翔時(shí)刻的結(jié)合來(lái)進(jìn)行丈量，精度保證在10厘米以內(nèi)。Ensigma Explorer硬件平臺(tái)支持高精度定位丈量，并且這個(gè)特性現(xiàn)已授權(quán)給咱們的一個(gè)首要客戶，咱們估計(jì)在不久的將來(lái)這個(gè)范疇會(huì)變得非常重要。
?

　　審核編輯：鄢孟繁