基于WINCE平臺下園區內WIFI定位可靠性的研究與實現

魯 曉，曾連蓀

（上海海事大學 信息工程學院，上海 210306）

隨著中國經濟的快速發展，人們的物質生活水平普遍提高，人們的消費觀念也發生了很大的變化，從滿足于物質生活轉為追求身心的健康和享樂，旅游就是大家備受推崇的方式。

傳統的旅游過程中，一方面導游人員需要充分了解景區，還要根據不同游客的需求，為游客提供有針對的服務；另一方面人工導游費時費力，成本高，人員素質也不盡相同，這就導致為旅游提供的服務質量大打折扣。

所謂的智能導游系統應該有智能性，每到一個新景點，就能知道游客的方位，從而為游客自動進行景區講解。同時能實現智能引導功能，比如電子地圖功能和路徑導航功能。這也是未來電子導游的發展趨勢。電子導游系統在國內外已經有了相應的產品，大都是基于GPS技術的電子導游系統。

隨著無線接入網技術的發展，802.11無線局域網技術也得到了快速的發展和普及，基于無線AP（Access Point）的局域網技術也有了快速的推廣，文中提出一種WINCE平臺下基于WIFI的園區內定位方案，并提出了保證定位可靠性的算法。

1 解決方案

1.1 AP識別原理及過程

在使用任何網絡之前，首先必須找到網絡的存在。對于無線網絡，移動終端在進行聯網之前必須要對周圍網絡進行識別工作。移動終端有兩種方式可以獲取周圍的無線網絡信息：分別是主動掃描和被動掃描。主動掃描是指移動終端在掃描的同時主動發送Probe Request幀，通過收到Probe Response幀獲取網絡信號；被動掃描是指移動終端通過偵聽AP定期發送的Beacon幀發現周圍的無線網絡，從而獲取周圍的無線網絡信息[1]。文中采用被動掃描的方式，主要基于節省電量，同時還能滿足應用需要。AP識別過程如圖1所示。

圖1 AP識別過程Fig.1 Ap identification process

1.2 識別準確性決策

移動終端移動的過程中，無線AP會出現信號強度衰減現象。終端移動中，隨著距離的增加，AP1的信號強度逐漸衰減，當衰減到一定程度時，區域里兩AP信號強度劇烈變化，終端就會在兩個AP間來回切換，產生所謂的“乒乓效應”，由此產生定位的不穩定性和不準確性[2]。閾值判決策略的基本思路：設置移動終端判決時無線AP信號強度的最低界限值，當移動終端與當前關聯的無線AP的信號強度小于此判決值時，那么終端與新的無線AP進行關聯，閾值的大小可以根據實際情況獲取[3]。此策略既能保證定位的精確性和穩定性，同時又能避免因AP間頻繁的判決，導致耗費系統資源。具體如圖2所示。

圖2 無線終端在AP間切換過程Fig.2 Wireless terminal in the AP switch between process

在整個識別準確性決策中，首先進行掃描使得移動終端獲取周圍無線AP的列表信息，對于信號強度低于一定值的AP（RSSI低于-90 dbm）可以直接忽略；其次對于大于-65 dbm的無線AP可以利用取其信號最強作為判決依據；而當移動終端處于-65 dbm至-90 dbm時，預先設定最大掃描次數參數MaxScanNumber和判決觸發參數DecisionNumber，用于決策時的判定準則，對于獲取的無線AP信號的RSSI進行一次均值計算得到RssiAverage，結合掃描的次數，對每次掃描計算出無線AP信號強度的平均值再求其均值，以此作為判決當前AP可靠性的閾值RssiAll。這一參數反映出當前環境中AP信號強度的好壞，作為對當前AP判決的基本要求；此外，移動終端在移動的過程中無線環境發生變化，而這一閾值實時調整，利用確保對當前AP判決的準確性[4]。

文中準確性決策方案中，需要設定判決決策門限，還有2個計數器：掃描計數器和判決觸發計數器。每次掃描都會觸發掃描計數器計數，若當前無線AP的信號強度小于判決門限，移動終端并不進行判決，而是觸發計數器開始計數，間隔一段時間再次監測AP信號強度[5]。在MaxScanNumber范圍內，如果當前AP的信號強度低于此閾值的次數達到預先設定的參數DecisionNumber，那么就認為當前AP的信號強度有持續衰減的趨勢，就判決移動終端進入另一個園區。判決過程如圖3所示。

判決過程的算法過程如下：

1）掃描并更新AP列表信息，掃描計數器加一；

2）忽略低于一定信號強度的AP信息，并求出單次掃描AP信號強度的平均值RssiAverage，然后存儲；

圖3 判決過程Fig.3 Decision process

3）根據掃描次數求出每次掃描得到的RssiAverage的均值，作為決策門限值；

4）若當前無線AP的信號強度RSSI小于決策門限值時，決策計數器加一；

5）判決次數器計數次數等于DecisionNumber時，跳出掃描，開始執行判決，若不足則執行下一步；

6）比對掃描計數器，若掃描次數等于MaxScanNumber，歸零，結束掃描，不執行判決，否則等待一段時間后跳轉至1）。

通過以上過程，選出信號強度最好的無線AP，同時保證了園區內定位的準確性和可靠性。

1.3 具體實施過程

本方案基于具有WIFI的WINCE6.0平臺，運用visual studio開發工具，具體實施如下：

1）獲取信號的SSID及其RSSI

2）根據決策算法，選取最優信號方法

2 實驗結果及分析

為充分體現本方案的優越性，對本方案和傳統方案進行了比較。在實驗室內組建一個小型的局域網，手持移動終端在兩個AP重疊覆蓋范圍內來回移動，這樣使得終端不斷的掃描無線信號強度，在不同的方案下測試判決的準確性和可靠性。圖4給出了兩組數據的比較。從實驗測試結果看，本方案確實優于一般方案。

3 結束語

文中在傳統的無線信號接入技術原理下，通過加入判別決策算法，使得在WINCE平臺下利用WIFI設備進行園區定位的精度明顯提高[6]，同時利用WIFI設備可以為園區提供更加方便快捷的服務，為游客提供更加智能、人性化的導游。

圖4 實驗結果比較Fig.4 Comparison of the experiment results

隨著智慧城市的推廣，城市熱點的普及與布設，利用攜帶wifi的移動終端可以為游客提供更好的服務；同時國家不斷的加快智慧旅游建設，希望本文能夠對此起到一定的借鑒作用。

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