智慧楼宇篇 2 —— 室内定位技术（二） - WIFI室内定位技术

WIFI室内定位技术

1  引言

本文探讨室内定位技术中的一种：WIFI室内定位技术，并在定位技术系列最后对各种定位技术进行总结，敬请关注微信公众号“智物客”后续文章。

2  概述

基于WIFI技术的室内定位技术，可实现无线局域网实时定位，它结合无线局域网络(WLAN)和实时定位等多种技术，在室内外局部空间内，实现复杂的人员的定位、监测和追踪任务，并准确找寻到目标对象。

3  WIFI室内定位工作原理

（1）为提供 WIFI定位服务，室内会部署有热点（AP），每一个无线 AP都有一个全球唯一的 MAC 地址，并且一般来说无线 AP 在一段时间内是不会改变的。

（2）WIFI终端可以程序控制扫描并收集周围的 AP 信号，无论是否加密，是否已连接，甚至信号强度不足以显示在无线信号列表中，都可以获取到 AP 广播出来的 MAC 地址。

（3）对应每个 AP，这里有两个重要数据，AP 的 MAC 地址和信号强度，MAC 地址可以决定是哪个 AP；信号强度理论上是和 AP 之间的距离有函数关系的，就是根据信号强度可以算出和 AP 的距离。

（4）WIFI终端将这些数据发送到位置服务器，服务器就可以用一个算法计算出设备的地理位置并返回到用户设备。

（5）定位的精度取决于 AP 的个数，信号的稳定程度，以及算法的选择。

4  WIFI室内定位系统架构及功能

4.1  系统结构图

 

4.2   主要设备及组件

4.2.1  WIFI终端

可表现为多种形态，如手机、PDA、笔记本电脑、人员挂牌、物品标签、智能腕带等，是被定位的对象。

4.2.2  低频触发器（可选）

低频触发器在方案中为可选设备，同时也未在系统结构图中标示。作用为：针对特定设计的WIFI终端，当WIFI终端进入低频触发器附件区域时（通常为近5米），通过低频模块唤醒WIFI模块工作，目的是为了节约WIFI模块耗电。如果WIFI终端被要求一直处于室内，或者WIFI终端为外来人员手机等无法预先安装低频模块的设备，则不采用低频触发器。

4.2.3  WIFI定位AP

AP既可用于定位，也可用于传输。AP部署原则如下：

（1）AP主要用于接收定位标签发射出来的数据，并将数据传给定位引擎。

（2）AP可以部署在任何需要进行无线覆盖的区域，空旷区域内AP与标签的最大通讯距离在200米左右，室内环境中，由于格局等各种因素的影响，一般距离在30-50米左右。

（3）对于定位系统的AP部署时，要求标签在任何区域至少要有1颗AP可以与标签进行通讯。

（4）所有定位标签无需IP地址，使用网络底层协议与无线AP进行通讯，占用无线AP资源少。

4.2.4  定位引擎

定位引擎位于部署于定位服务器中，是定位算法实现的地方，并提供API与上层应用软件调用。一把来说，WIFI定位精度可达3-5米，重点区域定位精度小于或等于3米。

4.2.5  上层应用软件

上层应用软件主要体现为系统功能。WIFI室内定位系统功能主要有：

（1）电子地图

地图列表：增加、查看和修改地图信息；

地图缩放：地图可以放大和缩小，调整到合适的大小；

地图切换：跟踪单个WIFI终端时地图会自动切换，也可以手动切换地图查看某张地图上的所有WIFI终端活动情况；

地图区域管理：在地图上进行区域划分和管理；

地图上的AP位置设置：设置AP在地图上的位置；

位置点设置：设置需要定位的定位点。

（2）实时定位

定位监控：对WIFI终端进行实时监控，并在地图中显示WIFI终端的当前位置，以及状态；

实时轨迹：定位过程中能实时看到WIFI终端的运动轨迹；根据需要可以设置单个、多个WIFI终端在同一地图上的运动轨迹。

跟踪指定的WIFI终端：可跟踪指定的WIFI终端，地图随着WIFI终端的移动自动切换，将鼠标移到WIFI终端上可以看到WIFI终端的当前状态；

监控指定区域的所有WIFI终端：可以手动切换地图，查看指定地图上的所有WIFI终端的活动情况；

WIFI终端定位配置：查看WIFI终端的定位配置情况。

（3）历史轨迹

预先自定义、修改轨迹；

移动轨迹是平滑显示的；可自定义显示单个、多个在同一地图上的运动轨迹。

可锁定一个或多个WIFI终端，按时间段播放，显示移动，地图切换；

全屏播放。

（4）报警设置

越界报警：某些区域属于禁区，未经允许的WIFI终端进入将发出报警信息，或某些WIFI终端不能离开某个区域，一旦离开将发出报警信息；

WIFI终端按钮报警：工作人员WIFI终端有按钮报警功能，当发生紧急情况时可按下按钮发出报警信息；

与管理信息系统不符报警：在系统中已经设定好了区域号，一旦进错区域，将及时发出报警信息。

消失报警设置：WIFI终端消失有多种因素（如电池没电、WIFI终端越过信号覆盖区域等），可以设置指定WIFI终端的消失报警条件和报警级别，如该WIFI终端消失了，将会触发相应的报警；

电池低电报警设置：定位WIFI终端出厂设置最低电量值，一旦WIFI终端电量低于这个界限将会发出报警信息，提醒WIFI终端需要充电或更换电池；

轨迹报警设置：指定某个WIFI终端在某段时间的行走轨迹，一旦发现该WIFI终端偏离指定的行走轨迹达一定的时间，发出报警信息。

（5）特定WIFI终端查询与状态显示

可查询某个区域内当前所有的WIFI终端信息或特定WIFI终端信息，并可显示该特定WIFI终端所在位置，以及当前状态（如定位、区域报警、按钮报警、消失报警等）。

（6）统计报表

WIFI终端警告记录：查看所有WIFI终端或指定WIFI终端的所有警告记录；

查看WIFI终端报表：查看WIFI终端的重要报警，出入区域次数及停留时间统计；

操作历史记录：查看用户的操作历史记录；

可根据时间段进行数据统计；

对各告警事件发生的时间和区域进行统计分析。

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