WIFI精准定位系统.docx

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信皂，费用由参展商吏付.一、WI-FI精准定位技术应用前景1.1概述大多数人对于无线保真(Wi-Fi)技术已经是耳熟能详了。这是一种能让人们在咖啡馆、 自家的花园或者候机厅、无需借助网线就可轻而易举地接驳互联网的网络连接技术。许多人 已经在家里搭建了自己的Wi-Fi小型网络。但是WIFI还有很多令人心动的应用：在保安监控方面，可以替代现有的巡更系统，能实时看到安保人员的位置和路线， 在发生问题时安保人员可以直接报警，根据人员位置和直观地图处理事故。安全生产管理中，管理机关可以通过佩戴在矿工和输送车辆上的WIFI标 签，异地远程监控到每个矿井下矿工的位置和动态，控制，并通过监控 输送车辆来控制采煤量，甚至可以通过网络将全国的井下情况进行统一 监控管理； 一个刚下飞机的旅客，可以通过他的具有WIFI功能的手机，可以找到他现在位置、 所要去的酒店；用它在钢筋水泥的都市从林中寻找道路，或者用它来寻找放在停车场里的车辆；在购物时你可以给你的孩子一个小型Wi-Fi信号发射器，让他们去玩具区玩耍，而 这样你就可以安心地购物，并且能随时随地地掌握他们在玩具区的行踪；给你的宠物带上一个能发射Wi-Fi信号的项圈，这样它们就不会跑丢了；在博物馆里，你可以利用Wi-Fi来判断你面前的是哪个出口，或者通过支持Wi-Fi 功能的个人数字助理或手机来获得展品的有关信息，等等。在商场中寻找你需要的品牌专卖店，通过具有WIFI的手机或终端，能告 诉你哪些店铺或专柜在商厦的哪一层，哪一个房间。甚至可以告诉你最 近的卫生间在哪里，最近的药房在哪一层，等等。这些都是GPS卫星定 位所无法做到的。Wi-Fi在一些领域里领域里的应用称之为“Wi-Fi无线定位”。我国由于经济快速发展，LBS市场潜力巨大。目前手机用户数已经超过1. 8亿。从2001 年起，国内一些移动通信企业相继推出了位置服务。2001年5月，北京移动基于移动梦网 卡推出位置服务，中国联通于2003年7月推出定位之星业务。之后，在湖北、浙江、天津、 黑龙江等省市陆续开展了 LBS业务。LBS业务在我国已经发展了 4年多，现在正处于市场 成长阶段，发展呈现良好的增长势头。但对于普通老百姓来说，我们的生活并没有因为LBS 得到质的飞跃。因此我们可以说，大家都看到了 LBS未来巨大的市场潜力，非常积极地一 直在摸索，包括市场的摸索，应用的摸索，合作的摸索，技术实现方式的摸索等等，但是却 一直都没有尝到这个市场胜利的果实。基于WIFI的无线定位系统也许是使LBS走进人们生 活的突破口。1.2与GPS的比较目前定位上应用最广泛的无疑使“全球卫星定位系统:GPS)”。但GPS在应用上有著很 大的局限性。用户需要凭借手持接收器或者在汽车或游艇上安装接收器接收卫星信号，接收 器从卫星获得信号后进行一些计算来确定你的位置。GPS接收器知道一天某个时候卫星的 位置，它至少要从3个卫星上获取信号，然后根据信号画出你的三角坐标。在空旷的场地上， 接收器能够畅通无阻地收到卫星发出的信号，这时候GPS的接收效果就会很好，但如果有 高山、建筑或者隧道挡在接收器和卫星之间，GPS的接收效果就会很差。因此，GPS在沙 漠、空旷的乡间和海面能提供良好的导航效果，但如果是在高层建筑里面或者高楼大厦之间 导航效果就会不尽人意。这个时候，Wi-Fi就派上了用场。Wi-Fi网络会像GPS卫星一样发出信号。你电脑上的 Wi-Fi设备先是搜索信号，之后通过以前就识别出来的连接或者一系列可用连接来接驳到你 家里的Wi-Fi网络。这个搜索过程和GPS接收器搜索卫星信号并无区别。不过，装有Wi-Fi 设备的电脑不用像GPS接收器那样仰著头、接收空中的信号，它搜索的是地面上、建筑里、 咖啡馆里面的Wi-Fi信号。在城市的犄角旮晃、不论是户内还是户外，总而言之，在GPS 接收效果不佳的地方，Wi-Fi可是大有用武之地。Wi-Fi定位与GPS定位相比主要有这样一些不同与优势：1、GPS定位主要应用与室外，空旷的区域，比如沙漠、海洋等等；Wi-Fi定位主要应 用于室内，大楼街道间。2、GPS设备比较昂贵，多放在交通工具上起导航作用，不便于携带，且适用人群狭窄； Wi-Fi设备比GPS设备价格上要便宜很多，且Wi-Fi设备种类形式很多，比如PSP，手机等 等，体积小便于携带，所提供的服务种类多且贴近人们的生活，便于普及。1.3Wi-Fi的发展在过去的几年里，Wi-Fi在实时定位系统(RTLS)市场上的应用迅速发展。实时定位系统 (RTLS)可在有限的区域内，如企业内部、校园、港口、仓库、医院等，对财产、车辆和人 员进行实时定位和跟踪。In-Stat公司预测，到2010年年底，美国RTLS定位服务市场将是 现在的两倍，签署定位服务的设备将达到110万。而全球实时定位系统(RTLS)市场在2010 年将达到16亿美元。迄今为止，Wi-Fi实时定位系统(RTLS)在医疗卫生行业上的应用发展 最为迅猛。Wi-Fi RTLS厂商一直致力于推动该行业的应用。在大多数的医院应用中，Wi-Fi 定位跟踪的投资回报率很好。Cisco已与许多Wi-Fi RTLS供应商合作，将RTLS定位追踪 作为如数字和语音业务一样的另一种可被Wi-Fi基础设备支持的应用。1.4Wi-Fi应用举例根特大学医院使用Wi-Fi RTLS技术监控病人状况比利时根特大学医院(University Hospital of Ghent, UZ Ghent)可能是首家使用该技术监 控病人状况的医院。该医院正在使用整合了医学监控设备的WiFi实时定位系统标签来远程 传输病人健康状况数据和急救信号。护士使用无线VoIP(Voice over Internet Protocol的缩写， 指的是将模拟的声音讯号经过压缩与封包之后，以数据封包的形式在IP网络的环境进行语 音讯号的传输，通俗来说也就是互联网电话、网络电话或者简称小电话的意思)电话能通过 监控设备迅速得知病人的血压、氧含量甚至心电图等信息。紧急情况下，实时定位标签能够 自动报警。根特大学医院首席信息官Bart Sijnave指出，“我们不仅大大缩短了病人响应时间，而且 将该技术延伸到医院的每个角落。在快节奏的医院护理环境下，对住院患者响应的延误有时 可能造成严重后果。”一整套系统包括该医院原有的Wi-Fi无线网络、具有Wi-Fi功能的实时定位系统标签， 定位装置，通讯技术和一家大型医疗系统制造商提供的监控设备。安装标签的监控设备被发 放给那些心脏病患者，他们于是能够四处走走，到休闲室坐坐，甚至搬运一些东西。系统不 仅能够提供病人的医疗通讯信息，还能够提供病人的位置数据。二、Wi-Fi无线定位技术优势无线定位技术性能对照表：技术应用设备首次定位定位时间可用性定位精度通信AGPS手机20秒25秒95%30米使用手机网络基站定位手机3分钟N/A不确定150200米手机Wi-Fi定位手机/PDA/笔记本1秒1秒以内99.8%35米手机GPS导航仪15分钟1秒以内80%310 米不可以通信我们可以看到Wi-Fi技术在快速定位，特别是第一次快速定位的实时性能，表现了很好 的优越性，同时Wi-Fi技术支持室内定位，符合城市的应用环境，当然Wi-Fi也有它的缺点， 比如单点覆盖范围小，只有，Wi-Fi无线网络技术目前最主要是WiFiMesh和Wimax的不同 组合方式，目前已经有不少无线通信厂家，通过无线技术使Wi-Fi的覆盖范围达到原来的 10倍以上，比如国内的WiZone，国外的Skypilot等。基于Wi-Fi的标准解决方案的整个系统都采用基于等标准的硬件，因此能够最好地利用 已有的基础、网络规模经济和不断普及的最终用户设备。由于不需要增加任何硬件，因此企 业可以迅速安装这种系统，从而显著降低了初始成本和长期支持成本。除了节约硬件成本外，基于Wi-Fi的定位系统还降低了射频(RF)干扰可能性。由于整个 Wi-Fi定位系统都与其他客户共享网络，因此有效地降低了另外安装单独无线网络的必要性。三、Wi-Fi无线定位技术应用领域局域网无线定位基于局域WIFI无线网络，应用于公司、医院、监狱、停车场等单位内部的人员、车辆 物品定位。城域网无线定位基于城域WIFI无线网络，可对公众进行LBS服务，比如路线导航，酒店、商场、厕所 等的位置查询。四、Wi-Fi无线定位技术发展技术瓶颈4.1定位原理Wi-Fi定位的原理是采用三点定位的方式，即通过移动设备和三个无线网络接入点的无 线信号交流来鉴别移动设备所处的位置，由于移动设备距离三个无线接入点的距离不同，因 此反映在无线接入点上的该移动设备的无线信号场强会有差异，通过差分算法，可以比较精 准地确定车辆的位置。对无线网络的要求：通常WiFi定位会对无线网络提出较高的要求，当网络接入点布置 越密集，定位的精确度就越高。电子标签的要求：电子标签必须具有无线网络WiFi的通讯能力。分析系统：Wi-Fi定位的分析系统是一个第三方软件系统，运行该分析系统必须提供 基于AutoCAD的场地图纸，并在应用前，需要进行专业的场地测试Site Survey，以确定标 志点信息。确定标志点的目的是为了测算出在该区域的无线信号的场强，这一信息是以后 应用中的判断条件。当标志点信息测定完毕后，移动计算机在该位置和附近移动时，它的场 强信息将作为管理软件分析的数值，用来和基准点数值进行比较。WIFI定位技术的关键瓶颈主要有以下三点： 无线基础网络建设 定位电子地图 电子定位标签4.2无线基础网络建设局域无线网络的覆盖范围小，且不需要与因特网联通，所以其建设比较简单。由多个个 无线AP就可以构建。而城域无线网络的覆盖就很复杂。城域WIFI定位技术最大的瓶颈之一是无线基础网络， 因为基础网络的投资太大了。然而近年来成为市场重点的Wi-Fi网络（无线城市），如果按照预期得到推广，无线基 础网络建设问题将迎刃而解，Wi-Fi无线定位服务就会具有一种无法比拟的优势。首先，无线城域网已经成为信息社会中城市提高自己竞争力的一个重要手段。目前各大 城市都想利用自己“光纤骨干网”建立无线城域网后，使自己的信息社会科技真正“动”起 来，加强自己的城市的信息服务能力和吸引人才的能力，从而大大提高自己城市的竞争力。目前，上海、北京、天津、武汉、杭州、深圳都在做自己的“无线城市”计划。所有的 技术方案均是采用WiFimesh+Mimax的技术构架。这对于我们部署WiFi无线定位服务来说， 是一个很好的条件。目前的政策导向和无线城市发展趋势：上海一一2010上海世博一一无线城市的概念，目前上海因为世博的需要。推动“无线 城市”的概念和项目，由上海电信负责。目前将先后在嘉定区、南京路、人民广场进行试点。深圳由神舟电脑2008年6月左右，在深圳、北京、东莞、常德启动小区试点建设； 第三步，2008年12月底，在深圳完成首个无线城市建设。北京目前北京正在准备无线城市，有2个官方试点，以及1个民间项目，2+1试点方案按照无线城市的特殊领域应用主线进行推进。两个官方试点是崇文区的政府应用试 点，大兴区的建设社会主义新农村的试点；一个民间项目是望京科技园商业试点，形成了推 动国内无线城市发展的三驾马车。世界上其他无线城市的现状在世界上，不管无线局域网的技术成熟与否，已经有400个城市开通7WiFi无线局域 网，最典型的为美国费城、旧金山、波士顿、芝加哥、新奥尔良都已经建设无线城域网。4.3定位电子地图单纯的信号强度值对于用户来说是没有意义的，必须将其对应于具体的地点位置信息， 才有应用价值。所以定位电子地图是各个地点信号强度值与普通电子地图如的结合。定位电 子地图的主要工作就是各个地方的信号强度测量。一旦无线基础网络建设好之后，信号源地图的测绘技术上不存在任何难度，只是一项比 较繁琐的简单劳动，劳动量上比较大。举例说明，美国的Skyhook Wireless公司的队伍为寻找Wi-Fi接入点几乎走遍了美国 40座主要城市的每一条街道，然后把搜索结果绘制成地图。4.4电子标签技术指标：工作频率：通讯协议：速率：最高11兆/秒发射功率：最大20dBm接收范围：室外300米，室内60米硬件加密器：支持WEP，WPA。Wi-Fi标签需求量不断攀升。In-Stat的研究报告称2005年WiFi RTLS标签出货量仅 2万张，2006年这个数字达到了万。预计在2010年前，Wi-Fi标签的需求将保持强劲攀升 的势头。In-Stat预计年复合增长率(CAGR)将达到100%。从2005年至2006年增长率约700% 看，3年复合增长率100%的预测还是比较保守的。In-Stat同时还指出，Wi-Fi标签的价格 已经从50美元左右降低到45美元，预计来年标签价格还会降低到30美元左右。Wi-Fi标签的形式可以多种多样，比如笔记本电脑、智能手机等等。目前，几乎所有的笔记本电脑都内置有WLAN网卡，可以方便地接入无线网络。即使没 有内置WLAN网卡的笔记本电脑或者台式机，只需要安装一块非常便宜的外置WLAN网卡 同样可接入无线网络。另一种重要的终端设备就是PDA和智能手机。目前,市面上销售的PDA基本都带有内 置WLAN网卡。而智能手机的情况则相对麻烦一些，在国外，大部分的智能手机都带有 WLAN网卡，比如著名的iPhone。而根据工信部的规定，在我国大陆销售的智能手机必须去 掉WLAN网卡才能入网，因此，凡是行货的智能手机都无法接入无线网络。此外，还有许多数字智能设备也都支持WLAN，比如任天堂公司的掌上游戏机NDS以及 索尼公司的掌上游戏机PSP等。