基于WiFi的室内定位研究与实现解读

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基于WIFI定位的室内定位系统研究

基于WIFI定位的室内定位系统研究

基于WIFI定位的室内定位系统研究随着智能手机的普及和发展,人们对室内定位系统的需求也越来越高。

室内定位系统可以在室内环境下,通过各种技术手段和算法,实现对终端设备的精确定位。

而基于WIFI定位的室内定位系统,是目前比较成熟和实用的一种方案。

一、WIFI定位的基本原理WIFI定位的基本原理,是通过无线信号传输中所具有的一些独特的特征,如信号强度、相位等,来推算出设备的位置。

WIFI定位系统首先需要对环境建立信号数据库,也就是所谓的“指纹库”。

“指纹库”中存储了该环境下各个位置所对应的WIFI信号信息,包括MAC地址、信号强度等。

当终端设备连接上WIFI网络并发送信号时,系统会通过匹配“指纹库”中的信息,推算出设备所处的位置。

二、WIFI定位的优缺点WIFI定位的优点主要包括以下几个方面:1. 成本较低:为了实现室内定位,需要部署一定数量的基站或信标,而WIFI基础设施在绝大部分室内环境下已经得到了普及,所以利用现有的WIFI基础设施进行室内定位无需增加额外的硬件设施,成本较低。

2. 精度较高:相比于其它的室内定位技术,WIFI定位的精度较高,可以达到数米的级别。

3. 容易部署:WIFI定位技术可以利用现有的WIFI基础设施进行室内部署,在部署时只需要采集环境中的WIFI信号并建立“指纹库”,相对来说比较容易实现。

WIFI定位的缺点主要包括以下几个方面:1. 易受环境干扰:由于WIFI信号受到环境和设备的影响较大,如墙体、水泥地面会削弱信号强度等,所以WIFI定位容易受到环境的干扰。

需要建立较为复杂的算法模型来解决这个问题。

2. 需要较高的能耗:为了获取WIFI信号和进行位置匹配,需要较高的能量消耗。

如果在移动设备上长时间使用,会消耗大量的电量。

3. 需要完善的算法支持:WIFI定位的精度和可靠性与算法的优劣有着很大关系,所以在实际应用中,除了建立“指纹库”外,还需要建立相应的算法模型来对信号进行处理和处理定位结果。

基于wifi的室内定位研究与实现

基于wifi的室内定位研究与实现

1 前言近年来,随着无线通信技术与网络技术的不断发展和全面普及,各种新业务与新需求层出不穷,其中位置感知计算(Locatio n-aware Computi ng)和基于位置的服务LBS 在人们的生产生活中起到了至关重要的作用,如何确定用户位置是实施前述应用的首要问题,因此定位技术是位置感知计算和基于位置的服务的核心问题。

根据应用环境与场景的不同,定位技术可分为室内定位技术和室外定位技术。

室外定位系统主要有蜂窝定位和全球定位系统GPS。

蜂窝无线定位即手机定位,是基于移动蜂窝网的基站定位,其定位精度依赖于基站的分布和基站信号覆盖范围的大小。

1996 年,美国FCC 颁布了E-911(Emergency call 911')条例提出了相关的技术要求,要求移动通信提供商必须为用户提供定位准确度在125m 以内的室外定位服务,2001 年以后,美国FCC 提出了更严格的准确度和三维空间定位的需求。

在政府的要求和市场利润的驱动下,使基于蜂窝移动网的定位技术得到了广泛的应用。

美国的GPS 系统是目前使用最广泛、用户人数量最多的全球性定位系统。

GPS 系统由24 颗卫星组成,在任何时间任何地点地面接收终端都可以同时接受到4 颗以上的卫星发出的信号。

根据电磁波的传播原理,通过卫星信号的到达时间差来计算出搜索到的卫星和终端用户之间的距离,采用三边定位法计算出终端用户的具体位置,其民用定位精度可以达到15m 以内。

同时,其他国家也陆续研究开发出了具有自主知识产权的定位系统,包括和中国的北斗卫星定位系统、俄罗斯的Glonass 定位系统和欧盟的Galileo 定位系统。

但是在城市环境中,由于GPS 卫星发射的电磁信号太微弱,楼宇等建筑物阻碍了卫星信号的传播,所以导致了所谓的“都市峡谷”(Urban Can yon)效应,使得GPS 系统无法正确定位。

因此,虽然GPS 系统在室外环境能够有效地定位,但是在室内环境却无法进行有效的定位。

基于WiFi技术的室内定位系统设计与实现

基于WiFi技术的室内定位系统设计与实现

基于WiFi技术的室内定位系统设计与实现一、引言室内定位是指在室内环境中,通过无线通信、计算机技术等技术手段确定室内物品、人员等的位置信息。

在室内定位方面,WiFi技术已经成为了一种非常成熟的技术手段。

本文将详细探讨基于WiFi技术的室内定位系统的设计与实现。

二、室内定位技术现状目前,常见的室内定位技术主要包括:1.蓝牙定位技术。

该技术主要以近场通信蓝牙协议为基础,通过扫描周围的蓝牙信号,来确定设备的位置。

2.红外线定位技术。

该技术主要是通过将红外线装置安装在需要定位的物品或者人身上,然后通过对红外线信号的解析,来确定设备的位置。

3.超声波定位技术。

该技术主要是通过发射固定频率的超声波信号,通过接受该信号的时间差来计算出位置信息。

不过,这些技术都有其局限性,比如蓝牙定位技术与红外线定位技术的定位精度比较低,而超声波定位技术的特定工作环境下才能发挥最好的效果。

因此,我们需要一种更加高效、准确的室内定位技术。

三、基于WiFi技术的室内定位系统设计与实现1.系统设计基于WiFi技术的室内定位系统主要由以下三个部分构成:(1)无线局域网(WiFi)。

(2)移动设备。

(3)室内定位算法。

其中,无线局域网是定位的基础,移动设备用于检测WiFi信号的强度,室内定位算法则是实现室内定位的核心。

2.设备的选择在室内定位系统的设备选择方面,我们首选安装在室内的WiFi 路由器。

WiFi路由器可以提供一个稳定、强劲的信号,可以对室内设备的位置信息进行高效、准确地识别。

对于移动设备,我们可以选择智能手机等支持WiFi链接功能的设备。

采用该设备可以快速获取WiFi信号强度信息,并通过算法来计算出设备的具体位置。

3.算法实现在WiFi室内定位的算法实现方面,最常用的是Fingerprint技术。

该技术主要是通过建立指纹库(Fingerprint Database)来实现室内定位。

指纹库主要包含了所有WiFi路由器的位置坐标以及每个位置的信号强度值(RSSI值)。

基于WIFI技术的室内定位算法研究与应用

基于WIFI技术的室内定位算法研究与应用

基于WIFI技术的室内定位算法研究与应用近年来,随着智能手机等移动设备的普及和WIFI技术的快速发展,基于WIFI 技术的室内定位算法越来越受到关注。

本文将从以下几个方面探讨该算法的研究和应用。

一、WIFI技术在室内定位中的应用WIFI技术相信大家都不陌生,它是一种无线通信技术,可在宽带互联网的范围内使用。

与蓝牙技术相比,WIFI技术具有更高的速度和更好的覆盖范围。

在室内定位中,WIFI技术可以通过手机等移动设备接收WIFI信号强度来确定用户的位置信息。

二、WIFI信号强度指纹技术WIFI信号强度指纹技术是基于WIFI信号强度的一种室内定位技术。

该技术的原理是根据WIFI信号强度的变化来确定用户的位置。

具体来说,通过先在室内采集大量的WIFI信号强度数据,然后将这些数据与用户的位置一一对应起来,形成一张指纹图。

当用户进入室内时,系统会自动对其接收到的WIFI信号进行测量,并将其与已有的指纹图进行匹配,以确定用户的位置。

三、WIFI信号重叠区域技术WIFI信号重叠区域技术是一种基于WIFI信号重叠区域的室内定位技术。

该技术的原理是在室内设置多个WIFI信号发射器,形成重叠区域,并对这些重叠区域进行编码。

当用户进入室内时,系统会同时接收到多个WIFI信号,并根据这些信号的重叠情况来确定用户的位置。

这种技术不仅可以保证定位的准确性,还可以提高定位的速度。

四、WIFI信号与地磁场技术WIFI信号与地磁场技术是一种组合使用WIFI信号和地磁场的室内定位技术。

该技术的原理是根据WIFI信号和地磁场信号的特征进行双重验证。

具体来说,通过先在室内采集大量的WIFI信号和地磁场信号数据,然后对这些数据进行分析和学习,建立定位模型。

当用户进入室内时,系统会同时接收到WIFI信号和地磁场信号,并将其与定位模型进行匹配,以确定用户的位置。

五、WIFI定位技术的应用基于WIFI技术的室内定位算法在现实生活中有广泛的应用。

基于WiFi定位技术的室内定位方案研究

基于WiFi定位技术的室内定位方案研究

基于WiFi定位技术的室内定位方案研究一、引言随着科技的不断进步,人们对于室内定位的需求越来越高。

室内定位技术可以为人们提供更好的服务和体验,使得人们可以更加方便快捷地获得信息以及享受服务。

目前,室内定位技术的应用越来越广泛,其中基于WiFi定位技术的室内定位方案是比较成熟和广泛应用的一种。

本文主要就基于WiFi定位技术的室内定位方案进行研究,并对这一技术的原理、实现过程、优缺点以及应用前景进行探讨。

二、基于WiFi定位技术的原理WiFi定位技术是利用WiFi信号在空间中的传输和接收来实现定位的。

WiFi信号是无线电磁波,需要在接收器和发射器之间进行传输。

接收器通过接收WiFi信号时延(即WiFi信号传输所需要的时间)来计算出距离,从而实现定位。

在计算距离的过程中,还需考虑到WiFi信号在传输过程中的路径损耗、多径效应等因素的影响。

三、基于WiFi定位技术的实现过程基于WiFi定位技术的室内定位方案主要包括以下几个步骤:1.信号采集:在室内布置一定数量的WiFi接入点,采集WiFi 信号强度数据。

2.信号处理:通过对采集到的WiFi信号强度数据进行处理,得出每个接入点的信号强度和移动设备到相应接入点的距离。

3.定位算法:通过定位算法计算出移动设备的位置。

4.定位结果展示:将定位结果展示在地图上或其他形式进行呈现。

四、基于WiFi定位技术的优缺点1.优点:(1)WiFi接入点已经普及,无需增加额外的硬件设备,节省成本。

(2)WiFi信号的覆盖范围较广,定位精度较高。

(3)WiFi定位技术可以实现室内定位,满足了室内定位的需求。

(4)基于WiFi定位技术的室内定位方案成熟,应用广泛,相对比较稳定。

2.缺点:(1)WiFi信号的干扰因素多,对定位精度有一定影响。

(2)对于复杂的室内环境,如高层建筑等,WiFi信号的反射和干扰可能会比较复杂,导致定位精度下降。

(3)WiFi信号的传输速度相对较慢,可能会造成定位速度较慢。

基于WiFi技术的室内定位技术研究

基于WiFi技术的室内定位技术研究

基于WiFi技术的室内定位技术研究随着智能手机和物联网技术的飞速发展,人们对定位技术的需求越来越高。

基于GPS的定位技术可以准确地定位人的位置,但是室内环境下,GPS信号受限制,无法准确定位用户位置。

为了解决这个问题,WiFi室内定位技术应运而生。

一、WiFi室内定位技术的原理WiFi室内定位技术的原理是利用WiFi信号在空间中的传播和反射规律来确定位置。

在室内环境中,WiFi信号在传播过程中会受到各种障碍物的影响,如墙壁、家具等。

这些障碍物会导致信号的强度和传播路径发生变化,从而对定位结果产生影响。

为了获得更准确的定位结果,WiFi室内定位技术通常采用多个WiFi接入点来进行定位。

这些WiFi接入点会向用户设备发送信号,用户设备接收到这些信号后通过算法进行信号强度的计算,从而得出用户的位置信息。

二、WiFi室内定位技术的应用WiFi室内定位技术的应用范围非常广泛,尤其是在商业领域。

以下列举几个典型的应用场景:1、商场导航商场是一个庞大的空间,很容易迷路。

利用WiFi室内定位技术,商场可以给顾客提供精准的导航服务。

顾客只需要打开手机APP,就可以根据自己所处的位置和目的地的位置快速找到路线。

2、室内广告投放WiFi室内定位技术可以将用户的位置信息和个人喜好进行匹配,从而进行个性化的广告投放。

这不仅可以增加广告的点击率,还可以提高用户的购买率。

3、室内安全监控利用WiFi室内定位技术,可以对室内环境进行实时监控。

一旦发现异常情况,比如有人闯入禁区或者有人滞留在某个区域,系统会立刻发出警报并通知相关人员。

三、如何提高WiFi室内定位的准确性尽管WiFi室内定位技术已经相当成熟,但是在实际应用中还存在一些问题,比如定位精度不够高、定位时延过长等。

以下列举几个提高定位准确性的方法:1、增加WiFi接入点增加WiFi接入点可以提高定位的准确性。

因为完整的信号覆盖范围可以减小信号传播过程中被干扰的概率。

2、优化算法优化定位算法可以提高定位的准确性和定位时延。

基于WiFi的室内定位系统设计及实现

基于WiFi的室内定位系统设计及实现

基于WiFi的室内定位系统设计及实现随着智能手机的普及和室内定位需求的增加,基于WiFi的室内定位系统逐渐成为一个热门的研究领域。

本文介绍了一种基于WiFi的室内定位系统的设计和实现。

首先,我们需要了解WiFi信号在室内环境中的传播特性。

WiFi信号在室内环境中经过多次反射、折射和衰减,导致信号强度分布不均匀。

因此,我们可以通过收集不同位置的WiFi信号强度信息来实现室内定位。

在设计过程中,我们先在室内不同区域设置WiFi接入点,并利用一台手机或其他设备收集不同位置的WiFi信号强度。

收集到的数据可以作为训练集用于构建定位模型。

接下来,我们需要选择合适的机器学习算法来建立WiFi信号强度和位置之间的映射关系。

常用的算法包括K最近邻算法(K-Nearest Neighbors,简称KNN)、支持向量机(Support Vector Machine,简称SVM)和人工神经网络(Artificial Neural Network,简称ANN)等。

通过训练模型,我们可以将新的WiFi信号强度数据映射到对应的位置。

然后,我们可以利用手机或其他设备实时采集WiFi信号强度,并将其输入到已训练好的定位模型中,从而实现室内定位。

在实际应用中,我们可以通过显示设备上的地图界面,标记当前位置,帮助用户快速准确地找到目标位置。

为了提高定位的准确性,我们可以采用多个WiFi接入点进行定位,然后将多个位置估计结果进行融合。

常见的融合方法包括加权平均法和贝叶斯定位法等。

在实现过程中,我们还需要解决一些问题,如WiFi信号的波动、室内环境的变化和信号干扰等。

我们可以通过增加参考点、定期校准和使用滤波算法等方法来解决这些问题,提高定位的精度和鲁棒性。

综上所述,基于WiFi的室内定位系统是一种有效的室内定位解决方案。

通过收集WiFi信号强度数据,建立定位模型,并结合机器学习算法进行定位,我们可以实现室内定位的精确性和实时性。

未来,随着技术的不断发展,基于WiFi的室内定位系统有望在商业和个人领域得到更广泛的应用。

基于WiFi定位技术的无线室内定位系统研究

基于WiFi定位技术的无线室内定位系统研究

基于WiFi定位技术的无线室内定位系统研究无线室内定位系统是指通过WiFi、蓝牙等技术实现在室内环境中对移动对象的位置信息进行准确识别和定位。

在智能家居、无人店铺等场合,无线室内定位技术得到越来越广泛的应用。

本文将探讨基于WiFi定位技术的无线室内定位系统的研究进展。

一、WiFi定位技术的原理WiFi定位技术是指通过基站、无线路由器等设备发射WiFi信号,并采集移动终端设备与信号之间的距离、信号强度等信息,推算出终端设备的位置信息。

该技术不需要额外的硬件设备,且精度高、成本低,因此被广泛运用于无线室内定位系统中。

二、WiFi定位技术的应用场景在实际应用中,WiFi定位技术主要应用于以下领域:1. 无人店铺:通过WiFi定位技术,商家可以实时了解· customer的位置信息,为顾客提供个性化服务,如购买提示、推荐已浏览商品等。

2. 超市/商场:商家可以在超市/商场内设置多个基站,并结合WiFi定位技术,快速准确地定位及跟踪购买者的实时位置。

这样,商家可以掌握购买者的需求,为不同客户提供不同的推荐商品等服务。

3. 智能家居:WiFi定位技术也可以帮助家庭实现自动化控制,如智能家电的控制、窗帘的自动开关、家居安防等等。

三、基于WiFi定位技术的无线室内定位系统的研究进展随着无线室内定位技术的不断发展,基于WiFi的无线室内定位系统不断完善和提高。

下面我们将重点介绍该领域的研究进展。

1. 基于WiFi定位技术的室内地图生成定位系统的第一步是建立室内地图。

基于WiFi定位技术的无线室内定位系统中,首先需要获取室内环境中的WiFi信号强度地图,然后将其转化为一个室内地图。

在很长一段时间内,室内地图的测量和构建是手工完成的,耗时且易出错。

随着机器学习、深度学习等技术的发展,基于WiFi定位技术的室内地图生成成为可能。

近年来,研究者们尝试使用机器学习方法来提高室内地图生成的准确性,其中主要使用了常见的有监督、无监督以及半监督学习方法。

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1前言近年来,随着无线通信技术与网络技术的不断发展和全面普及,各种新业务与新需求层出不穷,其中位置感知计算(Location-aware Computing)和基于位置的服务LBS 在人们的生产生活中起到了至关重要的作用,如何确定用户位置是实施前述应用的首要问题,因此定位技术是位置感知计算和基于位置的服务的核心问题。

根据应用环境与场景的不同,定位技术可分为室内定位技术和室外定位技术。

室外定位系统主要有蜂窝定位和全球定位系统GPS。

蜂窝无线定位即手机定位,是基于移动蜂窝网的基站定位,其定位精度依赖于基站的分布和基站信号覆盖范围的大小。

1996 年,美国FCC 颁布了E-911(Emergency call ‘911’)条例提出了相关的技术要求,要求移动通信提供商必须为用户提供定位准确度在125m 以内的室外定位服务,2001 年以后,美国FCC 提出了更严格的准确度和三维空间定位的需求。

在政府的要求和市场利润的驱动下,使基于蜂窝移动网的定位技术得到了广泛的应用。

美国的GPS 系统是目前使用最广泛、用户人数量最多的全球性定位系统。

GPS系统由24 颗卫星组成,在任何时间任何地点地面接收终端都可以同时接受到4 颗以上的卫星发出的信号。

根据电磁波的传播原理,通过卫星信号的到达时间差来计算出搜索到的卫星和终端用户之间的距离,采用三边定位法计算出终端用户的具体位置,其民用定位精度可以达到15m 以内。

同时,其他国家也陆续研究开发出了具有自主知识产权的定位系统,包括和中国的北斗卫星定位系统、俄罗斯的Glonass 定位系统和欧盟的Galileo 定位系统。

但是在城市环境中,由于GPS 卫星发射的电磁信号太微弱,楼宇等建筑物阻碍了卫星信号的传播,所以导致了所谓的“都市峡谷”(Urban Canyon)效应,使得GPS 系统无法正确定位。

因此,虽然GPS 系统在室外环境能够有效地定位,但是在室内环境却无法进行有效的定位。

以上两种定位系统是应用比较广泛的室外定位系统,但应用于室内的时候,这两种定位系统并不能提供很好的定位服务。

首先,由于室内环境复杂,信号在室内传播的情况要复杂于室外传播的情况。

其次,室外定位应用大都是开阔环境中,几十米的定位误差并不影响用户的使用感受;但对于室内定位应用而言,需要将定位精度控制在若干米以内,才能为用户提供达可具使用性的室内定位系统。

针对室内定位的难点,即克服信号受到环境噪声的干扰,对移动用户的快速定位,对定位精度的高要求,国内外研究人员都进行了有针对性的研究,这些研究涉及到无线网络、传感器技术、随机信号处理等众多交叉领域。

2总体方案设计2.1WiFi室内定位技术的分类2.1.1 几何法几何法是利用几何学原理估计用户位置的定位方法,几何法包括三边定位法和三角定位法,其中前者使用距离作为几何参数,后者使用角度作为几何参数,以下将简述三边定位法的定位原理。

三边定位法是一种基于测距的定位算法,GPS 全球定位系统是典型的使用三边定位法进行位置估计的定位系统,根据定位目标与各个参考点的距离使用几何方法得到估计坐标。

在二维空间坐标系中,选取三个点作为参考点,这三个点必须是不共线的,在得知它们与定位目标之间距离的情况下即可以计算出定位目标的位置。

如图2.1.1 所示,已知参考节点A 、B 、C 的坐标分别为( Xa,Ya )、(Xb,Yb)、(Xc,Yc),测得它们到待定位节点D 的距离分别为Da 、Db 、Dc,假设节点D 的坐标为(x, y) 。

图2-1-1三边定位法示意图当测得未知节点与信标节点的距离为d 时,在理想情况下,可认为未知节点在以参考节点为圆心半径为 d 的圆上,三个相交的圆可唯一确定一个点或一个区域,这个点或者这个区域的中心即为未知节点的位置。

根据已知参数,可建立如下一组方程:2.1.2近似法近似法的原理为在某一范围内监测附近用户,若感知到用户在接近某锚节点时,即可以使用锚节点位置近似计算用户的位置。

如图2-4 所示。

在无线网络中,每个接入点都有一定的覆盖范围,它是连接用户从无线通信到有线通信的纽带,为无用户提供通信服务,所有进入这一信号区域的无线用户都可以通过与它的关联实现网络通信。

此定位方法是通过AP 接入点的位置来估计用户的位置,其最大优点是简单,易于实施使用,无需在终端安装任何额外的硬件设备和软件程序,可以使用服务器进行集中监控,常用的服务器接入监控程序可以基于RADIUS(Remote Authentication Dial-In User Service)协议或者基于SNMP(Simple Network Management Protocol)协议。

近似法的定位精度主要依赖于AP 接入点的接入距离,IEEE 802.11 的理论接入距离是室内100米和室外300 米,但在实际使用中有各种障碍物,如混凝土墙壁和铁对射频信号的屏蔽最大,玻璃、木板、石膏墙等对无线信号的影响最小,所有AP 接入点的有效接入距离是室内3米、室外100米。

图2-1-2 近似法位置估计示意图2.1.3场景分析法该方法首先将观察到的环境信息简化成易于量化与计算的信息量,使用相关的信息量描述物理位置,将所有位置的位置信息量汇总构成环境数据库。

在位置匹配阶段,利用在某一地点观察到的场景特征信息量,使用特定的匹配算法进行位置匹配,从而分析推断用户的估计位置。

场景分析法的优点在于不用依赖于几何量就可以通过非几何的角度或距离这些的特征估计出物体的位置。

测量角度或距离需要添加额外的设备,实施复杂度高,也不利于实际实施。

但是,场景分析法也有其不足之处,系统需要获得具体定位环境的特征集,从而与其实时场景特征量进行匹配和定位。

而且,环境中的某些环境参数的改变可能会导致先期的环境特征量不再适用,从而可能要重新构建新的特征集。

2.2方案的选择比较2.2.1定位方法的选取基于WIFI的室内定位有三种基本定位思路,包括几何法、近似法和场景分析法,表2-2为几种定位方法的对比情况。

表2-2室内定位方法的比较与基于传播模型的几何法相比,基于位置指纹的定位模型可以提供更高精度的定位要求,而且具有良好的鲁棒性,可以有效避免由于传播模型不准确所带来的定位误差,所以基于位置指纹的定位方法成为目前室内定位的主流方向。

因此将基于Wi Fi和位置指纹的室内定位方法作为本课题的研究对象。

2.2.2定位算法的选取基于WIFI的室内定位有两种基本的定位算法,分别是最近邻法和朴素贝叶斯法。

⑴最近邻法:⑵朴素贝叶斯法:朴素贝叶斯法是一种源于统计学的分类方法,是贝叶斯分类的一种基于贝叶斯定理的实现。

它通过计算目标的后验概率来实现定位。

位置指纹识别的两种基本匹配算法(K 近邻法和朴素贝叶斯法)中,朴素贝叶斯法的定位精度要高于K 近邻法,因此本文所实现的定位系统选择基于概率性的贝叶斯匹配算法作为基本定位方法。

3WiFi定位系统的概述目标是实现基于位置指纹的无线室内定位系统,旨在向用户提供所在区域的实时位置信息,并提供相对应的指引帮助。

定位系统的主要目标如下:●为用户提供高精度和高可靠性的室内定位服务;●使用户可以在系统覆盖区域无缝地使用定位服务,获取其所在位置的实时位置信息;●定位系统可以迅速地处理来自用户的定位请求,并对并发访问提供良好的应答机制。

图3无线室内定位系统整体架构定位系统整体架构如图3所示,本室内定位系统是由定位服务器、Wi Fi 网络(含AP)和定位终端三部分组成。

定位服务器的主要功能:(1)解析离线阶段采集的RSSI 信息,建立WLAN 地图数据库和信号覆盖图数据库;(2)响应移动终端的定位请求,根据指定的定位匹配算法结合位置指纹数据库进行位置估计,并将定位结果返回给移动终端。

终端系统的主要功能:(1)离线阶段自动连续测量RSSI 特征数据;(2)定位阶段扫描发送定位请求和显示由服务器返回的位置信息等。

WiFi网络的主要功能:(1)构建射频信号空间分布,为定位算法提供RSSI 指纹数据支撑;(2)为移动终端与定位服务器提供通信支撑。

3.1系统功能模块需求3.1.1服务器程序服务器程序主要由以下功能模块组成:网络通信模块、定位算法模块、RSSI指纹数据库模块和地图信息模块,其结构如图3-1-1所示。

图3-1-1服务器系统结构图其中网络通信模块与移动终端进行通讯,需要接收来自多个移动终端的定位请求,并能将定位结果和位置应用等相关信息返回给相应的移动终端。

RSSI 位置指纹数据库模块在服务器启动之初,需要对离线阶段所采集的位置指纹信息进行解析,结合实际环境中的建筑布局进行定位空间建模,将位置指纹信息和定位环境相关联。

并根据定位算法的要求,对数据库中的位置指纹进行滤波处理,保证指纹信息的准确性,以提高定位系统的定位精度。

定位算法模块是整个系统中最核心的功能模块,对室内定位结果有着极大的影响。

由于目前有很多种基于位置指纹的定位算法,且各算法对系统要求各异,因此在系统设计之初,应选择合适的设计模式和数据结构以保证能定位系统可以兼容多种定位算法,为以后的系统拓展和改进提供必要的基础。

3.1.2终端程序终端程序主要由以下功能模块组成:RSSI 测量模块、UI 界面和网络通信模块,其结构如图3-1-2所示。

图3-1-2终端系统功能结构图网络通信模块与服务器端通信模块为通信对等实体,不再详述。

RSSI 测量模块使用无线网卡底层驱动,读取接收自各个AP 的Beacons 帧信息,得到所需要的RSSI 信息,并将位置指纹与位置信息相关联。

位置信息显示模块即为UI 界面,由于终端界面需要使用在离线阶段和定位阶段,并且两个阶段的功能作用不同,因此需要有两种UI 界面。

一种为系统维护人员所使用的位置信息采集界面,需要输入位置信息,并可设置时间间隔在某一参考点处连续采集一组RSSI 数据;另一种为用户使用的定位查询界面,将由服务器返回的位置信息显示在UI 界面中。

4 WiFi定位系统的设计与实现定位系统的服务流程如图4所示。

(1)离线训练阶段,在定位区域使用移动终端测量收集各个AP的RSSI 信息,并将RSSI信息存储在位置指纹数据库中供服务器程序进行定位使用。

(2)在线定位阶段,启动定位服务器中的程序,完成系统初始化工作,并做好监听定位请求的准备。

(3)开启移动终端上的终端程序,根据Wi Fi 网络初始化通信网络,关联通信AP,图4定位系统服务流程图并读取配置文件进行UI界面初始化。

(4)移动终端扫描无线信号,将对应AP的MAC和RSSI列表发送给定位服务器。

(5)服务器程序接收到用户的定位请求后,使用指定的位置匹配算法计算出用户的当前位置,并结合当前位置的其他应用信息,一同返回给移动终端。

(6)终端程序收到服务器程序返回的位置结果后,将用户位置显示在地图显示模块中,为用户提供直观的显示效果。

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