WiFi信号室内定位方法探讨文献综述

 2022-06-14 10:06

WIFI信号室内定位方法探讨

(文献综述)

  1. 绪论

近年来,随着移动互联网时代的到来及O2O(Online To Online)业务的迅速发展,人们对位置信息的需求越发强烈,定位服务已经成为通信领域中不可或缺的基础服务之一。虽然传统的GPS卫星定位在室外可获得较好的定位精度,但卫星定位需要在相对空旷,高层建筑不密集的地方才能实现比较精确的定位,而在室内,由于信号的严重衰减和多径效应,很多需要精确定位的服务难以实现,例如商场内导航和精准广告推送、矿难的井下救援、仪器设备和行李的室内追踪等[1]。日益迫切的室内定位需求使符室内无线定位成为当下的研究热点。现在的无线室内定位技术[2]主要有:红外线技术、超声波技术、射频识别技术、WIFI技术等。随着WIFI技术的不断发展,无线城市的推动,WIFI信号技术被广泛应用于各个行业。利用广泛存在的无线网络对室内目标进行定位成为最佳的技术选择。基于WIFI信号的定位技术具有覆盖范围广,信息传输速度快,实现成本低等优点。本文所探讨的也正是基于该技术的室内定位方法。

  1. 本文研究的意义

无线网络的发展为室内定位提供了一种定位精度高,实施方便的定位技术方法,而其中的WIFI技术[3],由于其覆盖范围大,使用人群多,而成为潜力最大,发展前景最好的技术。探讨并完善该室内定位技术的意义可体现在以下方面[4]

  1. 人员定位服务:在大型室内建筑内、城市卫星信号盲区等区域,采用室内定位技术实时定位人员位置,指引行人快速准确到达目的地。
    (2)消费者信息挖掘:在室内消费场所,利用室内定位技术可以得到消费者空间位置数据,由此反演消费者的空间轨迹与行为,从而揭示商户与商户之间的客流模式、顾客的购买喜好规律等,通过信息挖掘可以为商场管理和营销提供参考价值。
    (3)公共安全:在飞机候机室、车站候车厅、地铁站、地下停车场等人流量比较大的地方,如果突发危险事件,利用室内定位技术可以获得求救者位置,规划救援线路,快速开展准确的搜救行动。
    (4)财产安全:在大型室内仓库中,对重要物资实时定位,防止被非法使用,同时确保其安全性。
    (5)特殊人群安全:在医院、小学、养老院等特殊人群聚集的室内环境中,利用室内定位技术可以随时监视病人、小孩、老人的位置和运动状态,如果发生意外定位设备会自动报警,救援人员会立刻赶到现场处理突发情况。

因此,无论是从经济发展还是社会安全等方面考虑,室内WIFI定位技术的发展都对社会有着积极的推动作用。本文即是探讨利用室内WIFI信号进行的定位技术,并对其中的两种主流技术:基于RSSI(信号强度)的定位方法和基于CSI(信道状态)的定位方法进行实验与比对分析。

  1. 国内外研究现状

由于室内WIFI定位技术重大的现实意义和广泛的应用前景,室内定位技术一被提出,便得到了广泛的研究[5]。国内外研究和应用最广的是基于接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)的定位算法[6]。在该算法之外,随着CSI tool的发布,使得获取WIFI环境下的信道状态信息(Channel State Information,CSI)成为可能,它作为细粒度物理层信息,刻画了无线信号在信号发射器和接收器之间传播过程中的多径信息,并且附加了相位信息,对信道变化具有很高的灵敏度。上述特点使得基于CSI的定位技术能有效地提高定位精度,成为近年来WIFI室内定位的新热门。

3.1 国内发展现状

优频科技提供的WIFI实时定位系统是国内研究设计的一套定位系统。该定位系统主要由无线路由设备、T-301(WIFI)电子标签、定位引擎以及应用软件组成。原理是由安装在待定位的目标样本上的WIFI电子标签周期性的发出无线信号,无线路由设备接收到WIFI信号后,将信号传送给定位引擎,定位引擎根据接收到的WIFI信号的强弱,计算得到WIFI电子标签的位置。

室内定位系统Cicada[7]则是基于射频和超声波利用到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)来测量距离,并且采用扩展卡尔曼滤波技术进行位置的估计。

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