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        基于動態(tài)環(huán)境的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位方法研究

        2017-03-08 03:07:27胡緒健
        中國新通信 2017年1期
        關(guān)鍵詞:室內(nèi)定位方法

        胡緒健

        【摘要】 通過WiFi進(jìn)行室內(nèi)定位早已不新鮮,然而其運(yùn)行方法還存在一些問題,無法解決環(huán)境動態(tài)變化對RSSI值的影響,對此,相關(guān)工作者研究出了一種基于動態(tài)環(huán)境的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位方法,本文中通過相關(guān)資料和實(shí)驗(yàn)介紹了其研究歷程、方法算法和作用,并且提出了一些改進(jìn)意見,希望對穩(wěn)定、準(zhǔn)確的進(jìn)行室內(nèi)定位提供一些理論研究。

        【關(guān)鍵詞】 動態(tài)環(huán)境 WiFi指紋 室內(nèi)定位 方法

        引言:

        隨著高科技的日益發(fā)展,室內(nèi)定位出現(xiàn)在大眾眼中,有了越來越大的市場需求,目前已有添加了紅外、藍(lán)牙、RFID等短距離無線技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)出現(xiàn)在市場上,解決了一些定位要求的同時(shí)也暴露了一些問題,這種情況下,新的WiFi室內(nèi)定位方法憑借其優(yōu)良的抗干擾性、穩(wěn)定性成為智能技術(shù)中重要的一環(huán),本文對這種基于動態(tài)環(huán)境的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行了研究,相關(guān)總結(jié)如下。

        一、室內(nèi)定位技術(shù)的介紹

        筆者在進(jìn)行研究時(shí)參考了大量文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)幾種常見的室內(nèi)定位技術(shù)有:超寬帶室內(nèi)定位技術(shù),藍(lán)牙、紅外技術(shù),A-GPS技術(shù),射頻識別技術(shù)等,[1]其詳細(xì)的特點(diǎn)有:超寬帶室內(nèi)定位技術(shù)具有很高的精度,近乎到cm級,但特別的移動設(shè)備使其成本較高;藍(lán)牙以及紅外技術(shù)都能達(dá)到十米的精度,但藍(lán)牙設(shè)備造價(jià)高,紅外極易被阻礙物隔斷,不利于復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境;射頻識別范圍有限也無法通信;GPS技術(shù)定位精度有限;這些技術(shù)漸漸不能滿足室內(nèi)定位的要求,在這樣的情況下,WiFi定位技術(shù)漸漸受到關(guān)注。

        WiFi定位技術(shù)具有較高的定位精度,成本也在可控范圍,可以說是一項(xiàng)性價(jià)比很高的新的定位方法,常見的基于WiFi的室內(nèi)定位技術(shù)有TOA、TDOA以及RSSI等技術(shù),TOA是基于信號到達(dá)時(shí)間的一種定位技術(shù),TDOA是在其基礎(chǔ)上的升級技術(shù),RSSI是基于接收信號強(qiáng)度的一種定位技術(shù),基于WiFi信號的室內(nèi)定位方法包括三角定位法和位置指紋法,前者是通過三處以上參考點(diǎn)位置信息估計(jì)目標(biāo)點(diǎn),后者是通過目標(biāo)結(jié)點(diǎn)位置指紋特征與相關(guān)數(shù)據(jù)庫匹配判斷位置,兩種方法都能準(zhǔn)確、可靠、低耗、低成本的進(jìn)行室內(nèi)定位工作,是目前研究的重點(diǎn)。

        二、基于動態(tài)環(huán)境的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位技術(shù)的原理

        本文中要說的室內(nèi)定位技術(shù)就是一種動態(tài)WiFi指紋技術(shù),通過相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配,包括離線階段和在線定位階段,前者收集樣本建立信息庫,后者進(jìn)行對比,利用算法判斷定位,此方法無需信道傳播模型和其他硬件設(shè)備,因此成本相對較低。

        基于動態(tài)環(huán)境的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位系統(tǒng)的主要設(shè)備有:智能手機(jī)終端、無線接入點(diǎn)、服務(wù)器,細(xì)化服務(wù)器又囊括了采集處理、數(shù)據(jù)庫、地圖導(dǎo)航三大部分,其定位精度取決于位置指紋數(shù)據(jù)庫的精確程度,在建立中要收集參考點(diǎn)AP信號強(qiáng)度,利用手持終端朝向信息,建立參考處位置指紋,獲得相關(guān)待測處信息后利用KNN算法匹配指紋,得到具體位置信息。[2]

        在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中會依次經(jīng)過初始化、定位和運(yùn)行維護(hù)階段,在實(shí)驗(yàn)過程中,我們對某商場進(jìn)行了室內(nèi)定位測試,達(dá)到了很好的效果,多次試驗(yàn)后將相關(guān)數(shù)據(jù)和普通的WiFi定位技術(shù)和一般的定位技術(shù)進(jìn)行了對比,發(fā)現(xiàn)WiFi指紋定位技術(shù)定位誤差最小,具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

        三、總結(jié)

        總結(jié)全文,基于動態(tài)環(huán)境的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位研究,是在參考以前的指紋定位算法之上,添加了終端朝向角度信息、新的比對算法等,利用用戶操作可以自主更新指紋數(shù)據(jù)庫以適應(yīng)環(huán)境改變,在自適應(yīng)動態(tài)環(huán)境中也能高效、準(zhǔn)確的完成室內(nèi)定位操作,穩(wěn)定性和科研前景都非常可觀。當(dāng)然本系統(tǒng)還存在一些弊端,其采樣和算法還有提升的空間,筆者建議在采樣時(shí)可以使用多角度連續(xù)采樣,特別是朝向角度的采樣,可以多次進(jìn)行,使采樣結(jié)果更具有普適性;算法中可以加入RSSI濾波和傳感器計(jì)步測距,還可以在定位階段采用KNN-SVM或人工智能,得到更為精確的數(shù)據(jù),以達(dá)到更好的定位效果。

        本文中對這種定位方法進(jìn)行了基本的介紹,對其研究歷程和算法進(jìn)行總結(jié),但是由于篇幅限制,沒有詳細(xì)介紹其算法原理和步驟,也沒有列舉相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果,實(shí)以為憾。相信在相關(guān)科研工作者的努力下,會研究出更好地技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)定位,達(dá)到更好的效果。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1] 陳斌濤,劉任任,陳益強(qiáng).動態(tài)環(huán)境中的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位方法[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2015,112( 12) : 112-114.

        [2] 唐洋,白勇,馬躍.基于WiFi的指紋匹配算法在室內(nèi)定位中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2016,43( 48) : 447-448.

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