WIFI實時定位系統


一、WI-FI實時定位系統
優頻科技基于Wi-Fi的無線局域網實時定位系統（Wi-Fi RTLS）結合無線局域網絡(WLAN)、射頻識別(RFID)和實時定位等多種技術，廣泛地應用在有無線局域網覆蓋的區域，實現復雜的人員定位、監測和追蹤任務，并準確搜尋到目標對象，實現對人員和物品的實時定位和監控管理。

無線局域網介紹（WLAN）
無線局域網（WLAN，又稱Wi-Fi）是在不采用傳統電纜線的同時，提供傳統有線局域網的所有功能，網絡所需的基礎設施不再埋在地下或隱藏在墻里，網絡卻能夠隨著你的需要移動或變化。 與有線網絡相比，WLAN最主要的優勢在于不需布線，不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要。目前它已經從傳統的醫療保健、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。
無線局域網是基于國際IEEE 802.11標準。標準規定無線網絡發射功率不可超過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。無線網絡使用方式并非像手機直接接觸人體，對人體是安全的。
一般WLAN能覆蓋的范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，有間隔的區域，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，需視用戶需求而定。
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局域網絡的橋梁。有了AP，就像一般有線網絡的Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網絡相連。

工作原理
在覆蓋無線局域網的地方，佩戴在人員身上的定位卡或腕帶周期性地發出信號，無線局域網訪問點（AP）接收到信號后，將信號傳送給定位服務器。定位服務器根據信號的強弱或信號到達時差判斷出人員的位置，并通過電子地圖顯示具體位置。
如上圖所示，無線局域網實時定位監控系統（Wi-Fi RTLS）主要由定位卡或腕帶（Wi-Fi Tag）、無線局域網接入點(AP：Access Point）)和后端監控管理中心（（Locating Server定位服務器）三部分組成。無線局域網接入點可以使用任何支持802.11b的產品。
1） 定位卡或腕帶作為無線數據采集模塊佩戴在人員身上或物品上，系統通過對標簽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采用2.4GHz頻段，支持802.11b/g模式，及時采集卡或腕帶的信息，傳輸到后端的監控中心，對定位卡或腕帶進行控制管理。
3） 安裝了定位服務器軟件系統的監控管理中心，主要實現實時數據分析處理。分析管理定位卡或腕帶數據，通過控制中心的電子地圖監視并及時顯示各現場定位卡或腕帶的位置，數據可同時存入存儲數據庫，監控人員可以通過計算機訪問存儲服務器查詢人員或物品的實時位置信息，報警信息，及某段時間內的移動軌跡等。

網絡結構
基于定位的無線局域網絡有別于一般的通訊網絡，要求在任一位置點，均可以收到3個以上的AP信號。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之間的數據交換和傳輸，所有主通訊AP必須通過網線進行連接。定位AP，主要負責收集標簽信息，并將結果發送給指定服務器，

功能特點
? 定位系統基于Wi-Fi對無線局域網非常普及，價格便宜，容易搭建和管理；同時定位網絡還可用于上網、語音、視頻等其他用途；
? 實時的人員或物品跟蹤，隨時查找人員或物品所在位置，和在某時間段內所經過的路徑，并顯示線路軌跡；
? 區域監控：可以設定區域范圍，監控次區域內人員或物品出入等情況，非許可人員或物品出入時，報警提示；
? 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，標簽可以更換電池或充電，且對人體安全、無輻射損害；
? 可視化終端平臺，以電子地圖形式顯示人員或物品的位置和移動軌跡，
? 能通過傳感器監測其周圍環境的溫度等信息，便于環境監測和安全防范。
定位算法介紹
優頻科技Wi-Fi定位系統是基于標準的IEEE 802.11無線局域網（WLAN）。定位算法是基于接收到Wi-Fi信號的強度（RSSI）。在覆蓋無線局域網的地方，定位標簽周期性地發出信號，無線局域網訪問點（AP）接收到信號后，將信號傳送給定位服務器。定位服務器根據信號的強弱判斷出標簽距離AP的位置，通過標簽到至少3個AP的距離可以算出標簽的位置，并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 無線信號經過反射后才到達接收器，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，這種現象叫多路徑。因為室內空間的障礙物會造成多路徑干擾,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。優頻科技采用基于ＲＦ指紋識別（ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴＩＮＧ）的定位方法。在定位區域內設置多個采樣點，將定位終端放在給個采樣點。優頻科技的場景規劃工具可以把定位終端發射的信號特征記錄下來，根據這些特征和不同位置的信號建立信號紋來指示定位終端的位置。利用信號紋和相對應的位置信息建立起數據庫后，定位系統根據實時收集到的信號特征，就能計算位置了。人體對標簽是有干擾的，優頻科技的定位系統采用歷史移動軌跡、增加ＡＰ定位器、修正信號突變等方法盡量在算法上降低干擾帶來的定位誤差。
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，定位人時由于人體干擾，精度在5-10米的半徑范圍。定位精度是和定位器分布密度、環境、定位對象的干擾有關的，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，這是由于定位位置處于幾個定位點中間。
定位頻率可以設置為1秒或以上。網頁刷新時間為１秒。網絡傳輸也會耗費一定的時間，定位算法上為了避免人體對定位精度的干擾，在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定位器并沒有產生任何無線信號，這和普通AP是不同的，不會造成無線干擾。