基于WiFi的室內三維定位技術研究

殷學強

【摘要】 全球定位系統以其定位精度高、操作簡便等特點在實際工作生活中得到了廣泛應用，很大程度上促進了社會進步，具有重要的現實意義。然而全球定位系統在運行過程中，對室內位置的精確定位受到信號折射、人員走動等因素干擾，導致定位位置數值偏差較大，無法滿足實際需求，存在的問題亟待解決。

【關鍵詞】 WiFi 全球定位系統 三維定位技術 信號折射 定位精度

隨著無線局域網絡的不斷興起與發展，在社會經濟生產生活所發揮的作用與日俱增。目前基于WiFi的室內三維定位技術由于成本較低、應用操作簡便而得到了廣泛使用，在現階段經濟發展中起到了重要的促進作用。因此本文將針對基于WiFi的室內三維定位技術進行研究，深入分析其所應用的主要技術以及工作原理，為其他研究提供借鑒參考。

一、基于WiFi的室內三維定位技術工作流程分析

隨著無線局域網絡應用程度的進一步加深，在社會經濟生產生活中發揮了重要的作用，其相應的三維定位技術具體工作流程如圖1所示。

圖1 基于WiFi的室內三維定位技術工作流程

1.1信號采集

信號采集是整個三維定位技術發揮作用的先決條件。相較于室外空曠環境，室內空間狹小、環境復雜、人員走動以及物品陳列都會對無線信號傳播產生較為嚴重的影響，因此信號采集需要使用先進設備，通過運用高斯分析模型，對收集到的多個Received Signal Strength Indication（RSSI）數值進行分析處理，選取干擾性強的數據，運用臨界點常數來排除不相關數據或者數據偏差值較大數據的影響，繼而提高信號采樣的準確性，為信號采集工作服務。

1.2測距

測距工作主要是計算待測點與各個接入點之間的實際距離，即將室內空間根據接入點的位置以及信號傳播特性劃分為多個測量區域，在定位過程中根據上一接入點的信號衰弱程度來選取室內信道模型，繼而計算出待測點與接入點之間距離，達到測距的目的[1]。

1.3初始位置估計

初始位置估計是根據待測點與接入點之間距離來計算待測點坐標位置。為了能夠有效降低系統復雜程度，提高定位效率以及準確定，實現三位定位，基于WiFi的室內三維定位技術采用了幾何法來計算待測點位置坐標。根據待測點到四個測量點之間已知距離，運用四邊測量方法以及非線性最優化計算方法來確定待測點初始位置估計結果。

1.4結果修正

結果修正工作采用卡爾曼濾波對上一步所得到的初始位置估計結果進行修正。卡爾曼濾波主要作用為消除待測點移動軌跡中存在的跳變點，以提高檢測數值的精度，實現室內準確三維空間定位[2]。

二、基于WiFi的室內三維定位運用技術分析

2.1短程感應技術

短程感應不過分強調定位位置的精確程度，而是運用信號采集方式來將用戶處于信號范圍內大致活動距離進行估算，劃定室內活動空間，以方便進一步進行數據收集分析工作。實際運用中可以通過基站標示以及物理聯系方法，技術應用較為簡便，不僅降低了基于WiFi的室內三維定位系統的總成本，也將實際信號收集測量工作推向了一個更高的發展階段。

2.2三角定位技術

三角定位技術是利用三點定一個平面空間的原理，使用測量到的角度以及距離來估計移動終端位置。實際運用中可以根據基站所接受到的移動終端信號以確定其所處角度，再根據基站自身地理位置信息來計算待測點準確的地理位置信息以及距離，將數據結果呈現在使用此系統的用戶面前，繼而達到三維空間定位的目的，數據相對較為準確，誤差基本上處在系統允許范圍內，不影響測量精度。

2.3指紋識別技術

指紋識別方法主要是提取某個位置的信號強度信息、空間譜信息、圖像信息等，通過尋找與之相關聯的位置信息，假若每個位置信息所包含的數據資料都是唯一的，那么將大量具有關聯性的位置信息整合成一個獨特的指紋信息并建立相應的位置指紋數據庫。根據實際需求通過查找相關的指紋數據信息來實現空間三維定位[3]。

2.4慣性導航技術

慣性導航（inertial navigation）依據牛頓慣性原理，通過使用慣性元件來測量慣性物體本身的加速度、角速度，通過運用不同計算方法來得出慣性物體的速度、所處位置以及姿態等信息，從而實現對慣性物體慣性導航定位的目的。在運用慣性導航技術時需要嚴格注意累計誤差所導致的定位漂移問題，防止對精確定位測量造成較為嚴重的干擾現象。

總結：綜上所述，基于WiFi的室內三維定位技術是目前室內定位常用手段之一，隨著技術的不斷發展完善，相信室內空間三維定位技術將會取得更為顯著的進步，測量結果也會更加精確，為實際工作提供更優質的服務。

參 考 文 獻

[1]顏俊杰.基于WIFI的室內定位技術研究[D].華南理工大學，2013.

[2]李海蓮.基于移動終端的室內三維定位及跟蹤技術研究[D].北京郵電大學，2013.

[3]姜莉.基于WiFi室內定位關鍵技術的研究[D].大連理工大學，2010.

【摘要】 全球定位系統以其定位精度高、操作簡便等特點在實際工作生活中得到了廣泛應用，很大程度上促進了社會進步，具有重要的現實意義。然而全球定位系統在運行過程中，對室內位置的精確定位受到信號折射、人員走動等因素干擾，導致定位位置數值偏差較大，無法滿足實際需求，存在的問題亟待解決。

【關鍵詞】 WiFi 全球定位系統 三維定位技術 信號折射 定位精度

隨著無線局域網絡的不斷興起與發展，在社會經濟生產生活所發揮的作用與日俱增。目前基于WiFi的室內三維定位技術由于成本較低、應用操作簡便而得到了廣泛使用，在現階段經濟發展中起到了重要的促進作用。因此本文將針對基于WiFi的室內三維定位技術進行研究，深入分析其所應用的主要技術以及工作原理，為其他研究提供借鑒參考。

一、基于WiFi的室內三維定位技術工作流程分析

隨著無線局域網絡應用程度的進一步加深，在社會經濟生產生活中發揮了重要的作用，其相應的三維定位技術具體工作流程如圖1所示。

圖1 基于WiFi的室內三維定位技術工作流程

1.1信號采集

信號采集是整個三維定位技術發揮作用的先決條件。相較于室外空曠環境，室內空間狹小、環境復雜、人員走動以及物品陳列都會對無線信號傳播產生較為嚴重的影響，因此信號采集需要使用先進設備，通過運用高斯分析模型，對收集到的多個Received Signal Strength Indication（RSSI）數值進行分析處理，選取干擾性強的數據，運用臨界點常數來排除不相關數據或者數據偏差值較大數據的影響，繼而提高信號采樣的準確性，為信號采集工作服務。

1.2測距

測距工作主要是計算待測點與各個接入點之間的實際距離，即將室內空間根據接入點的位置以及信號傳播特性劃分為多個測量區域，在定位過程中根據上一接入點的信號衰弱程度來選取室內信道模型，繼而計算出待測點與接入點之間距離，達到測距的目的[1]。

1.3初始位置估計

初始位置估計是根據待測點與接入點之間距離來計算待測點坐標位置。為了能夠有效降低系統復雜程度，提高定位效率以及準確定，實現三位定位，基于WiFi的室內三維定位技術采用了幾何法來計算待測點位置坐標。根據待測點到四個測量點之間已知距離，運用四邊測量方法以及非線性最優化計算方法來確定待測點初始位置估計結果。

1.4結果修正

結果修正工作采用卡爾曼濾波對上一步所得到的初始位置估計結果進行修正。卡爾曼濾波主要作用為消除待測點移動軌跡中存在的跳變點，以提高檢測數值的精度，實現室內準確三維空間定位[2]。

二、基于WiFi的室內三維定位運用技術分析

2.1短程感應技術

短程感應不過分強調定位位置的精確程度，而是運用信號采集方式來將用戶處于信號范圍內大致活動距離進行估算，劃定室內活動空間，以方便進一步進行數據收集分析工作。實際運用中可以通過基站標示以及物理聯系方法，技術應用較為簡便，不僅降低了基于WiFi的室內三維定位系統的總成本，也將實際信號收集測量工作推向了一個更高的發展階段。

2.2三角定位技術

三角定位技術是利用三點定一個平面空間的原理，使用測量到的角度以及距離來估計移動終端位置。實際運用中可以根據基站所接受到的移動終端信號以確定其所處角度，再根據基站自身地理位置信息來計算待測點準確的地理位置信息以及距離，將數據結果呈現在使用此系統的用戶面前，繼而達到三維空間定位的目的，數據相對較為準確，誤差基本上處在系統允許范圍內，不影響測量精度。

2.3指紋識別技術

指紋識別方法主要是提取某個位置的信號強度信息、空間譜信息、圖像信息等，通過尋找與之相關聯的位置信息，假若每個位置信息所包含的數據資料都是唯一的，那么將大量具有關聯性的位置信息整合成一個獨特的指紋信息并建立相應的位置指紋數據庫。根據實際需求通過查找相關的指紋數據信息來實現空間三維定位[3]。

2.4慣性導航技術

慣性導航（inertial navigation）依據牛頓慣性原理，通過使用慣性元件來測量慣性物體本身的加速度、角速度，通過運用不同計算方法來得出慣性物體的速度、所處位置以及姿態等信息，從而實現對慣性物體慣性導航定位的目的。在運用慣性導航技術時需要嚴格注意累計誤差所導致的定位漂移問題，防止對精確定位測量造成較為嚴重的干擾現象。

總結：綜上所述，基于WiFi的室內三維定位技術是目前室內定位常用手段之一，隨著技術的不斷發展完善，相信室內空間三維定位技術將會取得更為顯著的進步，測量結果也會更加精確，為實際工作提供更優質的服務。

參 考 文 獻

[1]顏俊杰.基于WIFI的室內定位技術研究[D].華南理工大學，2013.

[2]李海蓮.基于移動終端的室內三維定位及跟蹤技術研究[D].北京郵電大學，2013.

[3]姜莉.基于WiFi室內定位關鍵技術的研究[D].大連理工大學，2010.

【摘要】 全球定位系統以其定位精度高、操作簡便等特點在實際工作生活中得到了廣泛應用，很大程度上促進了社會進步，具有重要的現實意義。然而全球定位系統在運行過程中，對室內位置的精確定位受到信號折射、人員走動等因素干擾，導致定位位置數值偏差較大，無法滿足實際需求，存在的問題亟待解決。

【關鍵詞】 WiFi 全球定位系統 三維定位技術 信號折射 定位精度

隨著無線局域網絡的不斷興起與發展，在社會經濟生產生活所發揮的作用與日俱增。目前基于WiFi的室內三維定位技術由于成本較低、應用操作簡便而得到了廣泛使用，在現階段經濟發展中起到了重要的促進作用。因此本文將針對基于WiFi的室內三維定位技術進行研究，深入分析其所應用的主要技術以及工作原理，為其他研究提供借鑒參考。

一、基于WiFi的室內三維定位技術工作流程分析

隨著無線局域網絡應用程度的進一步加深，在社會經濟生產生活中發揮了重要的作用，其相應的三維定位技術具體工作流程如圖1所示。

圖1 基于WiFi的室內三維定位技術工作流程

1.1信號采集

信號采集是整個三維定位技術發揮作用的先決條件。相較于室外空曠環境，室內空間狹小、環境復雜、人員走動以及物品陳列都會對無線信號傳播產生較為嚴重的影響，因此信號采集需要使用先進設備，通過運用高斯分析模型，對收集到的多個Received Signal Strength Indication（RSSI）數值進行分析處理，選取干擾性強的數據，運用臨界點常數來排除不相關數據或者數據偏差值較大數據的影響，繼而提高信號采樣的準確性，為信號采集工作服務。

1.2測距

測距工作主要是計算待測點與各個接入點之間的實際距離，即將室內空間根據接入點的位置以及信號傳播特性劃分為多個測量區域，在定位過程中根據上一接入點的信號衰弱程度來選取室內信道模型，繼而計算出待測點與接入點之間距離，達到測距的目的[1]。

1.3初始位置估計

初始位置估計是根據待測點與接入點之間距離來計算待測點坐標位置。為了能夠有效降低系統復雜程度，提高定位效率以及準確定，實現三位定位，基于WiFi的室內三維定位技術采用了幾何法來計算待測點位置坐標。根據待測點到四個測量點之間已知距離，運用四邊測量方法以及非線性最優化計算方法來確定待測點初始位置估計結果。

1.4結果修正

結果修正工作采用卡爾曼濾波對上一步所得到的初始位置估計結果進行修正。卡爾曼濾波主要作用為消除待測點移動軌跡中存在的跳變點，以提高檢測數值的精度，實現室內準確三維空間定位[2]。

二、基于WiFi的室內三維定位運用技術分析

2.1短程感應技術

短程感應不過分強調定位位置的精確程度，而是運用信號采集方式來將用戶處于信號范圍內大致活動距離進行估算，劃定室內活動空間，以方便進一步進行數據收集分析工作。實際運用中可以通過基站標示以及物理聯系方法，技術應用較為簡便，不僅降低了基于WiFi的室內三維定位系統的總成本，也將實際信號收集測量工作推向了一個更高的發展階段。

2.2三角定位技術

三角定位技術是利用三點定一個平面空間的原理，使用測量到的角度以及距離來估計移動終端位置。實際運用中可以根據基站所接受到的移動終端信號以確定其所處角度，再根據基站自身地理位置信息來計算待測點準確的地理位置信息以及距離，將數據結果呈現在使用此系統的用戶面前，繼而達到三維空間定位的目的，數據相對較為準確，誤差基本上處在系統允許范圍內，不影響測量精度。

2.3指紋識別技術

指紋識別方法主要是提取某個位置的信號強度信息、空間譜信息、圖像信息等，通過尋找與之相關聯的位置信息，假若每個位置信息所包含的數據資料都是唯一的，那么將大量具有關聯性的位置信息整合成一個獨特的指紋信息并建立相應的位置指紋數據庫。根據實際需求通過查找相關的指紋數據信息來實現空間三維定位[3]。

2.4慣性導航技術

慣性導航（inertial navigation）依據牛頓慣性原理，通過使用慣性元件來測量慣性物體本身的加速度、角速度，通過運用不同計算方法來得出慣性物體的速度、所處位置以及姿態等信息，從而實現對慣性物體慣性導航定位的目的。在運用慣性導航技術時需要嚴格注意累計誤差所導致的定位漂移問題，防止對精確定位測量造成較為嚴重的干擾現象。

總結：綜上所述，基于WiFi的室內三維定位技術是目前室內定位常用手段之一，隨著技術的不斷發展完善，相信室內空間三維定位技術將會取得更為顯著的進步，測量結果也會更加精確，為實際工作提供更優質的服務。

參 考 文 獻

[1]顏俊杰.基于WIFI的室內定位技術研究[D].華南理工大學，2013.

[2]李海蓮.基于移動終端的室內三維定位及跟蹤技術研究[D].北京郵電大學，2013.

[3]姜莉.基于WiFi室內定位關鍵技術的研究[D].大連理工大學，2010.