（江西天久測繪院 江西鷹潭 335001）

1 引言

室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展，為民眾提供了一種在室內(nèi)進行快速、準(zhǔn)確的定位服務(wù)的可能。然而目前由于經(jīng)濟、技術(shù)及政策等原因的限制，室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展并沒有完全進入商業(yè)化實施階段。鑒于目前室內(nèi)定位的大量需求，對室內(nèi)定位技術(shù)進行深入的研究十分有必要。

2 WLAN

所謂WLAN，是Wireless Local Area Network的縮寫，我們通常稱之為無線局域網(wǎng)。WLAN是一種基于無線信號進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)絡(luò)，其相對與我們?nèi)粘Ｆ毡槭褂玫木钟蚓W(wǎng)差別在于，WLAN 不使用任何導(dǎo)線或者傳輸電纜進行數(shù)據(jù)交換與傳輸?，F(xiàn)階段，無線局域網(wǎng)的布設(shè)十分簡便，而且也十分的普及，有個人自行布設(shè)的家庭局域網(wǎng)，企業(yè)自行布設(shè)的企業(yè)無線網(wǎng)，校園內(nèi)布設(shè)的校園網(wǎng)等，甚至現(xiàn)在很多公交車上都布設(shè)了免費的無線網(wǎng)絡(luò)供乘客使用。一般而言，WLAN 采用的數(shù)據(jù)傳輸模式使用的是國際電機電子工程學(xué)會（IEEE）定義的802.11 系列標(biāo)準(zhǔn)。

如圖1所示，這是某學(xué)校架設(shè)的一個無線局域網(wǎng)絡(luò)。

圖1 典型的無線局域網(wǎng)（WLAN）

3 定位方案分析

通過對定位點在WLAN中的位置的分析，解算需定位點的真是位置值，這就是我們采用基于WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)的基本計算理論。WLAN 具有兩種工作模式，一種被稱為基礎(chǔ)架構(gòu)模式，這是WLAN 工作的最主要的模式；另一種是相對于基礎(chǔ)架構(gòu)模式而言比較特殊的模式，稱為點對點模式?；A(chǔ)架構(gòu)模式模式是利用接入點（Access Point，即AP）來承擔(dān)無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈接與通訊的任務(wù)。而點對點模式采用的則是對等模式，不架設(shè)具體的接入設(shè)備，采用一定的通訊方案來相互鏈接，資源共享。一般而言，我們在運用WLAN 進行室內(nèi)定位計算時，是通過接入點的模式，只有接入點是已知并容易獲取位置信息的，才能通過接入點作為已知點反算待定點的位置。

3.1 計算方法

下面分析兩種計算方案，分別為三邊計算法和三角計算法。這兩種方案都是基于接入點已知模式下，通過計算需定位點的相對位置，進而解算其絕對位置，達到室內(nèi)定位所需的二維甚至三維坐標(biāo)。

a.三邊計算。所謂三邊計算，即通過測量未知點與已知點的距離，通過三邊交會的計算法則，來解算未知點坐標(biāo)。一般而言，如僅需要計算二維坐標(biāo)，計算未知點與三個不共線的已知點的距離就可以就算出未知點的X、Y 值；而如需要計算未知點的三維坐標(biāo)，則需要測量它與其它四個不共面的已知點間的距離，進而可以計算出其X、Y、Z 值。如圖2是一個描述三邊計算方案的簡單構(gòu)造圖。

圖2 通過已知三點解算未知點X的二維坐標(biāo)

b.三角計算。三角計算則是通過計算未知點與已知點的角度，采用類似于測量學(xué)前方交會的方法，僅需要知道未知點與兩個已知點的夾角即可解求未知點的二維坐標(biāo)。如圖3所示。

圖3 三角計算法解求未知點二維坐標(biāo)

3.2 信號強度特性分析

上邊我們分析了兩種計算方案，但是在現(xiàn)實中，無線信號的傳輸往往不能準(zhǔn)確衡量，這里就出現(xiàn)了信號強度與位置解算之間的誤差。下面分析信號強度某些固有的特性。

相對于室外而言，室內(nèi)空間較小，布局復(fù)雜，墻壁、門窗、家具電器甚至走動的人員都會對信號的傳播產(chǎn)生影響，引起諸如反射、折射、衍射和散射現(xiàn)象，進而導(dǎo)致無線信號的多徑(Multipath) 傳播效應(yīng)，因此，無線信號在室內(nèi)的傳播較難預(yù)測。以三邊計算方案為例，由于信號強度對距離的解算有非常大的影響，進而造成距離解算的困難，在某些特定情況下，距離解算幾乎是不可能的。

a.位置影響。實驗數(shù)據(jù)顯示，在一般的情況下存在著當(dāng)所需要解求的未知點距離接入點（已知點）越近時，無線網(wǎng)卡感測的接收信號強度越強。但對于某些特殊情況時，也存在著信號強度會有變化的情況。

b.人的影響。人的影響主要在于，人自身存在著大量水份，而水的共振頻率是2.4GHz，這與WLAN中使用的信號傳輸頻率一致，從而導(dǎo)致了在測量中信號的影響。而是事實上，采集信號強度樣本的工作，一般是由相關(guān)的人員來進行，室內(nèi)環(huán)境又是人員活動密集的地方。因而在室內(nèi)定位中，人對信號強度的影響總是客觀存在也不可避免的。

c.信號強度的概率分布。由于多種干擾因素的影響，某一位置處的接收信號強度將圍繞其平均信號強度值在一定范圍內(nèi)波動。根據(jù)無線信號的傳播衰減規(guī)律可知，其平均信號強度由該位置點到接入點的距離確定，波動的大小由環(huán)境中干擾因素的強弱來決定，可以用信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。信號強度呈現(xiàn)出一定的分布規(guī)律[1]。

4、小結(jié)

室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展，確實可以改進人們在室內(nèi)進行一些活動時的行為模式，從而可以使得人們在進行室內(nèi)活動能夠更加簡單、便捷達到目標(biāo)。但由于室內(nèi)定位的發(fā)展難以滿足人們的需求，因而需要更多研究者對室內(nèi)定位技術(shù)進行更加廣泛、更加深入的研究，以期為廣大的人民群眾提供更加高效、便捷的生活資訊。

[1]張明華.基于WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué),2009∶44.