Wi-Fi定位,AP定位

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Wi-Fi即時定位系統

         基於Wi-Fi的無線區域網路即時定位系統（Wi-Fi RTLS）結合無線區域網路絡(WLAN)、射頻識別(RFID)和即時定位等多種技術，廣泛地應用在有無線區域網路覆蓋的地區，實現複雜的人員定位、監測和 追蹤任務，並準確搜尋到目標對象，實現對人員和物品的即時定位和監控管理。

 無線區域網路（WLAN）介紹

         無線區域網路（WLAN，又稱Wi-Fi）是在不採用傳統電纜線的同時，提供傳統有線區域網路的所有功能，網路所需的基礎設施不再埋在地下或隱藏在牆裡，網路 卻能夠隨著你的需要移動或變化。 與有線網路相比，WLAN最主要的優勢在於不需布線，不受布線條件的限制，因此非常適合隨處工作使用者的需要。目前它已經從傳統的醫學保健、庫存控制和管理 服務等特殊行業向更多行業拓展，甚至開始進入家庭以及教育機構等領域。

         無線區域網路是基於國際IEEE 802.11標準。標準規定無線網路發射功率不可超過100毫瓦，實際發射功率約60~70毫瓦，手機的發射功率約200毫瓦至1瓦間，手持式對講機高達5瓦。無線網路使用方式並非像手機直接接觸人體，對人體是安全的。

         一般WLAN能覆蓋的範圍應視環境的開放與否而定。若不加外接天線，在視野所及之處約250米；若屬半開放性空間，有間隔的地區，則約35~50米左右。加上外接天線，則距離可達更遠，這與天線增益值相關，需視使用者需求而定。

         AP為Access Point簡稱，一般翻譯為“無線訪問節點”，或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線區域網路絡的橋樑。有了AP，就像一般有線網路的Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網路相連。

 工作原理

         在覆蓋無線區域網路的地方，佩戴在人員身上的定位卡或腕帶周期性地發出訊號，無線區域網路訪問點（AP）接收到訊號後，將訊號傳送給定位服務器。定位服務器根據訊號的強弱或訊號到達時差判斷出人員的位置，並通過電子地圖顯示具體位置。

                                             

                                            圖1. 基於無線區域網路（Wi-Fi）的即時定位系統工作原理

系統組成

無線區域網路即時定位系統構架如所示：

                                          

                                                          圖2. RTLS系統架構圖

         如所示，無線區域網路即時定位監控系統（Wi-Fi RTLS）主要由定位卡或腕帶（Wi-Fi Tag）、無線區域網路存取點(AP：Access Point）)和後端監控管理中心（（Locating Server定位服務器）三部分組成。無線區域網路存取點可以使用任何支援802.11b的產品。

   1)定位卡或腕帶作為無線資料擷取模組佩戴在人員身上或物品上，系統通過對標籤的跟蹤實現對人員和資產的跟蹤定位。可以根據需要設計不同的外形，腕帶、胸卡等以適應不同需求。

   2)AP採用2.4GHz頻段，支援802.11b/g模式，及時採集卡或腕帶的資訊，傳輸到後端的監控中心，對定位卡或腕帶進行控制管理。

   3)安裝了定位服務器軟體系統的監控管理中心，主要實現即時資料分析處理。分析管理定位卡或腕帶資料，通過控制中心的電子地圖監視並及時顯示各現場定位卡 或腕帶的位置，資料可同時存入儲存資料庫，監控人員可以通過電腦訪問儲存伺服器查詢人員或物品的即時位置資訊，警示資訊，及某段時間內的移動軌跡等。

 網路結構

         基於定位的無線區域網路絡有別於一般的通訊網路，要求在任一位置點，均可以收到3個以上的AP訊號。AP主要分為主通訊AP與定位AP，主通訊AP負責服務 器與通訊AP之間的資料交換和傳輸，所有主通訊AP必須通過網線進行串連。定位AP，主要負責收集標籤資訊，並將結果發送給指定伺服器，

                                      

                                           圖3. 無線區域網路即時定位系統（Wi-Fi RTLS）網路拓撲結構圖

功能特點

> 定位系統基於Wi-Fi對無線區域網路非常普及，價格便宜，容易搭建和管理；同時定位網路還可用於上網、語音、視頻等其他用途；

> 即時的人員或物品跟蹤，隨時尋找人員或物品所在位置，和在某時間段內所經過的路徑，並顯示線路軌跡；

> 地區監控：可以設定地區範圍，監控次地區內人員或物品出入等情況，非許可人員或物品出入時，警示提示；

> 定位精度高，可達3-5M（視具體環境而定），準確掌握人員或物品所處位置；

> 超低功耗，標籤可以更換電池或充電，且對人體安全、無輻射損害；

> 可視化終端平台，以電子地圖形式顯示人員或物品的位置和移動軌跡，

> 能通過感應器監測其周圍環境的溫度等資訊，便於環境監測和安全防範。

定位演算法介紹

         Wi-Fi定位系統是基於標準的IEEE 802.11無線區域網路（WLAN）。定位演算法是基於接收到Wi-Fi訊號的強度（RSSI）。在覆蓋無線區域網路的地方，定位標籤周期性地發出訊號，無線 區域網路訪問點（AP）接收到訊號後，將訊號傳送給定位服務器。定位服務器根據訊號的強弱判斷出標籤距離AP的位置，通過標籤到至少3個AP的距離可以算出 標籤的位置，並通過電子地圖顯示具體位置。這是傳統的三角定位原理。

          Wi-Fi無線訊號經過反射後才到達接收器，而不是一條徑直的路徑，這樣就給定位計算帶來了很大的誤差，這種現象叫多重路徑。因為室內空間的障礙物會造成多 路徑幹擾,導致訊號變化較大,所以傳統的三角定位法不適用於室內環境。採用基於ＲＦ指紋識別（ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴＩＮＧ）的定位方法。在定位 地區內設定多個採樣點，將定位終端放在給個採樣點。的情境規劃工具可以把定位終端發射的訊號特徵記錄下來，根據這些特徵和不同位置的訊號建立訊號 紋來指示定位終端的位置。利用訊號紋和相對應的位置資訊建立起資料庫後，定位系統根據即時收集到的訊號特徵，就能計算位置了。人體對標籤是有幹擾的，優頻 科技的定位系統採用曆史移動軌跡、增加ＡＰ定位器、修正訊號突變等方法盡量在演算法上降低幹擾帶來的定位誤差。

         定位精度與定位目標、環境和定位器鋪設密度有關，定物可以達到3米甚至更好，定位人時由於人體幹擾，精度在5-10米的半徑範圍。定位精度是和定位器分布 密度、環境、定位對象的幹擾有關的，所以無線定位的精度不是一個絕對的數字。一般說，精度能達到3米－5米，有時會10米甚至更差。我們也有應用能做到 1.5米。定位器部署密度越高，定位精度越高。任何無線定位的技術，都會有定位誤差及不確定因素存在。我們建議實際應用中，考慮到無線定位的特性，通過軟 件解決精度的不確定因素。定位中會出現跳動，這是由於定位位置處於幾個錨點中間。

         定位頻率可以設定為1秒或以上。網頁重新整理時間為１秒。網路傳輸也會耗費一定的時間，定位演算法上為了避免人體對定位精度的幹擾，在演算法上做了特別調整，所以 可能出現3-6秒的延時。 AP定位器 數量雖然會多，但是AP定位器的成本低，可以集中管理，可以通過POE方式供電。AP定位器無線發射功能可以禁止，所以大量AP定位器並沒有產生任何無線 訊號，這和普通AP是不同的，不會造成無線幹擾。

        AP 定位器，除具有一般無線路由器的準系統外，還可以用來掃描周圍存在的Wi-Fi裝置（如AP、Wi-Fi標 簽、Wi-Fi手機、PDA、筆記本等），擁有Wi-Fi識別和定位功能。 無線即時定位系統（RTLS）由一台伺服器、多個AP定位器以及多個標籤或終端組成。
網路架構：伺服器和其中一個或多個通訊AP通過乙太網路相連，AP定位器可以通過配置成Client模式與通訊AP無線串連。AP定位器也可以配置成AP模式作為通訊AP使用（既可定位也可通訊），但要通過乙太網路與伺服器相連。
        AP定位器具有無線上網功能；    AP定位器具有掃描Wi-Fi終端功能；    基於Web介面的管理功能；    可顯示Wi-Fi標籤的警示功能（如按鈕警示、低電壓警示和電池重設警示等）；    可以判斷WiFi終端距離的遠近、停留時間； 可以作為WiFi熱點，實現認證功能（強制網頁註冊後才能上網）、識別WiFi手機硬體ID、記錄WiFi手機在AP附近停留時間。   

 

 

 

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