Wi-Fi室内定位技术的发展与应用

第35卷 第9期 福 建 电 脑 Vol. 35 No.9

2019年9月

Journal of Fujian Computer

Sept. 2019

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本文得到四川民族学院自办大学生项目(No.DXS18006Z)资助。郑林雨航，女，1999年生。E-mail: 1654112134@ 。刘艳清，女，1998年生，在读大学生。E-mail: 819421430@ 。王钰娇，女，1997年生，在读大学生。E-mail:1105003664@ 。罗岚，女，1996年生，在读大学生。E-mail:1311412347@ 。范玥，女，1998年生，在读大学生。E-mail:47746763@ 。

Wi-Fi 室内定位技术的发展与应用

郑林雨航 刘艳清 王钰娇 罗岚 范玥

(四川民族学院计算机科学与技术 四川 康定 626000)

摘 要 随着室外定位技术的飞速发展，人们对于室内定位技术的需求越发迫切，Wi-Fi 技术的出现可谓是恰到好处。本文首先对Wi-Fi 室内定位技术做了详细介绍；然后对室内定位技术分支中的Wi-Fi 室内定位技术的国内外研究现状进行了分析与总结，并说明其主要运用的技术和在生活中的一些普遍应用；最后阐述了Wi-Fi 室内定位技术的优缺点。 关键词 Wi-Fi ；室内定位；指纹匹配

中图法分类号 TP399 DOI:10.16707/ki.fjpc.2019.09.024

Development and Application of Wi-Fi Indoor Location Technology

ZHENG Linyuhang, LIU Yanqing, WANG Yujiao, LUO Lan, FAN Yue

(School of Computer Science and Technology, Sichuan Minzu College, Kangding, China, 626000)

1引言

随着科技日新月异的发展，人工智能渐渐站在了科技的尖端，定位技术也逐渐发展成人们必不可少的一部分。如今Wi-Fi 技术已经很普遍，只要买个无线路由器，在不需要布线、不需要复杂操作的情况下就能使用。这些优点让Wi-Fi 室内定位技术在众多室内定位技术中脱颖而出，成为普遍的、适用性强的室内定位技术，其技术不断被深层次研究。本文首先对Wi-Fi 室内定位技术做了详细介绍；然后对室内定位技术分支中的Wi-Fi 室内定位技术的国内外研究现状进行了分析与总结，并说明其主要运用的技术和在生活中的一些普遍应用；最后阐述了Wi-Fi 室内定位技术的优缺点。研究此项目可以为开发出更全面、更智能化、更实用的室内定位技术做参考依据。

2 Wi-Fi 室内定位技术

定位技术可以为人们提供了极大的便利。其分为室内定位和室外定位两部分。人们对室外定位技术有着广泛应用，比如现在人们出门不管去哪儿都不怕迷路，打开手机上的全球定位系统GPS 定位，

再打开任意一个地图软件应用人工智能规划路线，你想去的任何地方都能方便快捷安全地抵达；再比如用于位置跟踪、抓捕犯人或者小孩子的安全保护等。但是近年来网络的普及，足不出户就能知晓天下事的便利使得越来越多的人更喜欢待在家里。在追求生活简单化的趋势下，人们对室内定位技术的需求愈发迫切，并促使着室内定位技术飞速发展。

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控[1]。目前世界上采用的室内定位技术有红外线（Infrared ）、超声波、蓝牙（Bluetooth ）、Wi-Fi 、RFID （无线射频识别）、UWB （超宽带）、A-GPS 、光跟踪等等。这些技术都有着各自的优缺点。而Wi-Fi 是一种能把有线网络信号转化为无线信号，并且将终端以无线方式互联的技术。家庭使用的无线路由器就是最常见的一种Wi-Fi ，它在一个固定的、有效的范围内，都可以让终端采用无线Wi-Fi 的方式进行联网。当无线路由器信号强度强的时候，网络速度快；当离无线路由器信号强度弱的时候，网络速度就会慢下来。所以网络的速率取决于信号强度的大小，而Wi-Fi 室内

76 郑林雨航等：Wi-Fi室内定位技术的发展与应用第9期

定位技术就是通过对信号强度的测量来判断距离的。故对信号强度测量的研究直接决定了Wi-Fi室内定位技术的精确度。

3国内外的研究进展

尽人皆知，定位技术对于人们的重要性，这直接推动了Wi-Fi技术突飞猛进的发展，如：“Wi-Fi 雷达”是着重于环境感知的研究方向[2]；基于RSSI/CSI、Nibble系统是研究基于信噪比的方向[3]；Horus系统则引入概率分布模型等[4]。Imagination 公司推出的Ensigma Explorer Wi-Fi 系统，是基于Wi-Fi室内定位的精度、时间戳的精度这两个概念相关的理论，实现的Ensigma Explorer Wi-Fi，支持IEEE 802.11ac 2x2 协议标准，能够提供高精度的时间戳的、有着非常高的性能的互连IP [5]。

4指纹匹配技术

Wi-Fi室内定位技术可利用的算法很多，但最常用的算法就是指纹匹配技术[6]。简单来说，指纹匹配技术的原理是先将每个位置上的Wi-Fi信号强度测量一遍，把得到的数据存入数据库（指纹库）。在定位的时候，将当前测量所得的Wi-Fi信号强度与指纹库中的数据（指纹）进行对比匹配，找出最相似的点，从而确定位置。而每个位置上至少要同时扫描到三个较强的Wi-Fi才能实现定位，理论上Wi-Fi数量越多定位精度越高。

指纹匹配技术分为两个阶段：离线阶段和在线阶段[7]。离线阶段时，按照一定的间隔记录下每个位置处测到的信号强度，每组数据包含测量的信号强度和对应的坐标位置。在线阶段时，将当前测量到的Wi-Fi信号强度，与数据库中的数据进行对比匹配，找出最相似的点确定位置，最常见的算法为KNN算法[8]。

5 Wi-Fi室内定位技术的应用

Wi-Fi室内定位技术相较于其他的室内定位技术的突出的方便性使得人们对它的使用更加广泛，基本上在各个领域都有涉及。

如今各大商场基本都配备了Wi-Fi，客户可以一键上网，节省很多流量，这为商场的客流量提供了基础。人们可以通过Wi-Fi室内定位知道自己所在的楼层，商场每一楼的布局，由此可以方便地找到自己需要的吃、喝、玩、乐的地方。

由于人们追求生活简单化的缘故，越来越多的机器人在各家各户出现，比如扫地机器人等。因为家里的结构相对固定化，面积相对较小，Wi-Fi定位技术基于米级的精度完全可以实现。

虽然Wi-Fi室内定位技术有易安装的方便性、低成本但性能高的优异性、被广泛使用的普遍性等优点，但缺点也是不可忽视的，主要有：

（1）精准度不高。只能达到米级的精准度，使得Wi-Fi室内定位技术只能应用于类似大型商场且精准度需求不高的场合、停车场的车位导航等。

（2）稳定性不高。Wi-Fi是一种无线电波，信号强度尤为重要。但是随着环境的改变，信号易受干扰，稳定性不高。

（3）定位的覆盖范围不广[9]。一个Wi-Fi收发器一般只能覆盖半径百米以内的地域。

7 结束语

科技不断的发展，产品的不断智能化，推动着定位技术的不断发展。Wi-Fi室内定位技术因其使用的广泛性被不断深入研究。本文对Wi-Fi室内定位技术做了详细介绍，说明了其主要运用的技术和在生活中的一些普遍应用及技术上的一些优缺点。相信未来的研究会逐渐克服这些缺点。

参考文献

[1] 汪苑,林锦国. 几种常用室内定位技术的探讨. 中国仪器仪表,

2011(2):54-57

[2] 杨铮,刘云浩. Wi-Fi雷达:从RSSI到CSI. 中国计算机学会通讯, 2014,

10(11):55-60

[3] Castro P., Chiu P., Kremenek T., Muntz R.A Probabilistic Room

Location Service for Wireless Networked Environments//Proceeding of the Ubicomp 2001: Ubiquitous Computing.Atlanta,USA, 2001:18-34 [4] Youssef, Moustafa,Agrawala, Ashok. The Horus location determination

system.Wireless Networks,2008,14(3):357-374

[5] Narayanan Raman, Richard Edgar. WiFi如何实现室内定位功能?.中国

集成电路,2018,27(03):74,82

[6] 李昊.位置指纹定位技术.山西电子技术,2007(05):84-87

[7] 王田芳.基于Wi-Fi的室内定位技术研究与实现[硕士学位论文].南京

邮电大学,南京,2017

[8] XIE Yaqin,WANG Yan, NALLANATHAN A, et al. An improved

k-nearest-neighbor indoor localization method based on spearman distance.IEEE Signal Processing Letters, 2016, 23(3):351-355

[9] 阮陵,张翎,许越,等.室内定位:分类、方法与应用综述.地理信息世

界,2015,22(2):8-14