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        基于WINCE平臺下園區(qū)內(nèi)WIFI定位可靠性的研究與實(shí)現(xiàn)

        2012-07-13 06:29:02曾連蓀
        電子設(shè)計(jì)工程 2012年13期
        關(guān)鍵詞:計(jì)數(shù)器信號強(qiáng)度導(dǎo)游

        魯 曉,曾連蓀

        (上海海事大學(xué) 信息工程學(xué)院,上海 210306)

        隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們的物質(zhì)生活水平普遍提高,人們的消費(fèi)觀念也發(fā)生了很大的變化,從滿足于物質(zhì)生活轉(zhuǎn)為追求身心的健康和享樂,旅游就是大家備受推崇的方式。

        傳統(tǒng)的旅游過程中,一方面導(dǎo)游人員需要充分了解景區(qū),還要根據(jù)不同游客的需求,為游客提供有針對的服務(wù);另一方面人工導(dǎo)游費(fèi)時費(fèi)力,成本高,人員素質(zhì)也不盡相同,這就導(dǎo)致為旅游提供的服務(wù)質(zhì)量大打折扣。

        所謂的智能導(dǎo)游系統(tǒng)應(yīng)該有智能性,每到一個新景點(diǎn),就能知道游客的方位,從而為游客自動進(jìn)行景區(qū)講解。同時能實(shí)現(xiàn)智能引導(dǎo)功能,比如電子地圖功能和路徑導(dǎo)航功能。這也是未來電子導(dǎo)游的發(fā)展趨勢。電子導(dǎo)游系統(tǒng)在國內(nèi)外已經(jīng)有了相應(yīng)的產(chǎn)品,大都是基于GPS技術(shù)的電子導(dǎo)游系統(tǒng)。

        隨著無線接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,802.11無線局域網(wǎng)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展和普及,基于無線AP(Access Point)的局域網(wǎng)技術(shù)也有了快速的推廣,文中提出一種WINCE平臺下基于WIFI的園區(qū)內(nèi)定位方案,并提出了保證定位可靠性的算法。

        1 解決方案

        1.1 AP識別原理及過程

        在使用任何網(wǎng)絡(luò)之前,首先必須找到網(wǎng)絡(luò)的存在。對于無線網(wǎng)絡(luò),移動終端在進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)之前必須要對周圍網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識別工作。移動終端有兩種方式可以獲取周圍的無線網(wǎng)絡(luò)信息:分別是主動掃描和被動掃描。主動掃描是指移動終端在掃描的同時主動發(fā)送Probe Request幀,通過收到Probe Response幀獲取網(wǎng)絡(luò)信號;被動掃描是指移動終端通過偵聽AP定期發(fā)送的Beacon幀發(fā)現(xiàn)周圍的無線網(wǎng)絡(luò),從而獲取周圍的無線網(wǎng)絡(luò)信息[1]。文中采用被動掃描的方式,主要基于節(jié)省電量,同時還能滿足應(yīng)用需要。AP識別過程如圖1所示。

        圖1 AP識別過程Fig.1 Ap identification process

        1.2 識別準(zhǔn)確性決策

        移動終端移動的過程中,無線AP會出現(xiàn)信號強(qiáng)度衰減現(xiàn)象。終端移動中,隨著距離的增加,AP1的信號強(qiáng)度逐漸衰減,當(dāng)衰減到一定程度時,區(qū)域里兩AP信號強(qiáng)度劇烈變化,終端就會在兩個AP間來回切換,產(chǎn)生所謂的“乒乓效應(yīng)”,由此產(chǎn)生定位的不穩(wěn)定性和不準(zhǔn)確性[2]。閾值判決策略的基本思路:設(shè)置移動終端判決時無線AP信號強(qiáng)度的最低界限值,當(dāng)移動終端與當(dāng)前關(guān)聯(lián)的無線AP的信號強(qiáng)度小于此判決值時,那么終端與新的無線AP進(jìn)行關(guān)聯(lián),閾值的大小可以根據(jù)實(shí)際情況獲取[3]。此策略既能保證定位的精確性和穩(wěn)定性,同時又能避免因AP間頻繁的判決,導(dǎo)致耗費(fèi)系統(tǒng)資源。具體如圖2所示。

        圖2 無線終端在AP間切換過程Fig.2 Wireless terminal in the AP switch between process

        在整個識別準(zhǔn)確性決策中,首先進(jìn)行掃描使得移動終端獲取周圍無線AP的列表信息,對于信號強(qiáng)度低于一定值的AP(RSSI低于-90 dbm)可以直接忽略;其次對于大于-65 dbm的無線AP可以利用取其信號最強(qiáng)作為判決依據(jù);而當(dāng)移動終端處于-65 dbm至-90 dbm時,預(yù)先設(shè)定最大掃描次數(shù)參數(shù)MaxScanNumber和判決觸發(fā)參數(shù)DecisionNumber,用于決策時的判定準(zhǔn)則,對于獲取的無線AP信號的RSSI進(jìn)行一次均值計(jì)算得到RssiAverage,結(jié)合掃描的次數(shù),對每次掃描計(jì)算出無線AP信號強(qiáng)度的平均值再求其均值,以此作為判決當(dāng)前AP可靠性的閾值RssiAll。這一參數(shù)反映出當(dāng)前環(huán)境中AP信號強(qiáng)度的好壞,作為對當(dāng)前AP判決的基本要求;此外,移動終端在移動的過程中無線環(huán)境發(fā)生變化,而這一閾值實(shí)時調(diào)整,利用確保對當(dāng)前AP判決的準(zhǔn)確性[4]。

        文中準(zhǔn)確性決策方案中,需要設(shè)定判決決策門限,還有2個計(jì)數(shù)器:掃描計(jì)數(shù)器和判決觸發(fā)計(jì)數(shù)器。每次掃描都會觸發(fā)掃描計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),若當(dāng)前無線AP的信號強(qiáng)度小于判決門限,移動終端并不進(jìn)行判決,而是觸發(fā)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù),間隔一段時間再次監(jiān)測AP信號強(qiáng)度[5]。在MaxScanNumber范圍內(nèi),如果當(dāng)前AP的信號強(qiáng)度低于此閾值的次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的參數(shù)DecisionNumber,那么就認(rèn)為當(dāng)前AP的信號強(qiáng)度有持續(xù)衰減的趨勢,就判決移動終端進(jìn)入另一個園區(qū)。判決過程如圖3所示。

        判決過程的算法過程如下:

        1)掃描并更新AP列表信息,掃描計(jì)數(shù)器加一;

        2)忽略低于一定信號強(qiáng)度的AP信息,并求出單次掃描AP信號強(qiáng)度的平均值RssiAverage,然后存儲;

        圖3 判決過程Fig.3 Decision process

        3)根據(jù)掃描次數(shù)求出每次掃描得到的RssiAverage的均值,作為決策門限值;

        4)若當(dāng)前無線AP的信號強(qiáng)度RSSI小于決策門限值時,決策計(jì)數(shù)器加一;

        5)判決次數(shù)器計(jì)數(shù)次數(shù)等于DecisionNumber時,跳出掃描,開始執(zhí)行判決,若不足則執(zhí)行下一步;

        6)比對掃描計(jì)數(shù)器,若掃描次數(shù)等于MaxScanNumber,歸零,結(jié)束掃描,不執(zhí)行判決,否則等待一段時間后跳轉(zhuǎn)至1)。

        通過以上過程,選出信號強(qiáng)度最好的無線AP,同時保證了園區(qū)內(nèi)定位的準(zhǔn)確性和可靠性。

        1.3 具體實(shí)施過程

        本方案基于具有WIFI的WINCE6.0平臺,運(yùn)用visual studio開發(fā)工具,具體實(shí)施如下:

        1)獲取信號的SSID及其RSSI

        2)根據(jù)決策算法,選取最優(yōu)信號方法

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

        為充分體現(xiàn)本方案的優(yōu)越性,對本方案和傳統(tǒng)方案進(jìn)行了比較。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)組建一個小型的局域網(wǎng),手持移動終端在兩個AP重疊覆蓋范圍內(nèi)來回移動,這樣使得終端不斷的掃描無線信號強(qiáng)度,在不同的方案下測試判決的準(zhǔn)確性和可靠性。圖4給出了兩組數(shù)據(jù)的比較。從實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果看,本方案確實(shí)優(yōu)于一般方案。

        3 結(jié)束語

        文中在傳統(tǒng)的無線信號接入技術(shù)原理下,通過加入判別決策算法,使得在WINCE平臺下利用WIFI設(shè)備進(jìn)行園區(qū)定位的精度明顯提高[6],同時利用WIFI設(shè)備可以為園區(qū)提供更加方便快捷的服務(wù),為游客提供更加智能、人性化的導(dǎo)游。

        圖4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較Fig.4 Comparison of the experiment results

        隨著智慧城市的推廣,城市熱點(diǎn)的普及與布設(shè),利用攜帶wifi的移動終端可以為游客提供更好的服務(wù);同時國家不斷的加快智慧旅游建設(shè),希望本文能夠?qū)Υ似鸬揭欢ǖ慕梃b作用。

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