企業可移動考勤系統WiFi指紋定位與監測技術研究

馬龍

（恒天重工股份有限公司 河南鄭州 450001）

企業可移動考勤系統WiFi指紋定位與監測技術研究

馬龍

（恒天重工股份有限公司 河南鄭州 450001）

由于企業業務的復雜性，很多員工需要到不同的地理位置進行工作，而在員工所有的辦公場所放置考勤機既不現實，又提高了考勤成本。本文針對傳統的WiFi指紋定位技術進行技術改進，將其應用至移動考勤場景中，從而提出了一種基于WiFi技術的移動考勤指紋匹配與監測技術方案，實現了員工在任何有WiFi覆蓋的區域使用手機進行考勤，不受考勤機放置限制，WiFi指紋的自動更新機制，又能節省指紋定期維護的人工成本，有著較為廣闊的應用前景。

WiFi指紋；移動位置服務；企業考勤

目前，大部分企業傳統的考勤方式，是在辦公場所放置考勤機硬件，員工刷工卡或者指紋打卡。但由于企業業務的復雜性，很多員工需要到不同的地理位置進行工作，而在員工所有的辦公場所放置考勤機既不現實，又提高了考勤成本。所以，如何設計一種基于WiFi指紋技術的移動考勤方案，利用辦公地點的WiFi指紋作為辦公地點標識，從而實現自動打卡的功能，一直是相關人員研究的重點。本文探討的核心技術，就是就是WiFi指紋的定位匹配、監測與更新。

1 WiFi指紋定位的技術改進

在移動考勤系統的應用場景中，企業員工可能到多個辦公場合進行辦公，辦公場合之間的距離可能較遠（超過100m，就超出WiFi熱點的覆蓋范圍），不同于通常的室內定位，這就要求其使用的定位技術可以應用于更廣闊空間的若干孤立區域，在用戶進入和離開該區域時可以感知，同時在滿足該考勤需求的前提下盡可能降低企業成本。基于以上具體需求，本文對傳統的WiFi指紋定位過程做出改進，使用改進并簡化的WiFi指紋匹配算法進行匹配，該算法的輸出是設備距離辦公位置WiFi環境的距離，同時引入WiFi指紋庫自動更新維護方法，從而大大降低后期維護WiFi指紋庫的人力物力成本。

2 簡化的WiFi指紋匹配方法

傳統的WiFi指紋定位算法主要有：貝葉斯概率算法、最近鄰法（NN）、K近鄰法（KNN）、K加權近鄰法與神經網絡算法等等。這些算法的目的在于算出設備在某固定空間內的具體位置，其輸出是一個坐標點。

在移動考勤系統場景中，我們并不需要得到設備的具體坐標，只需要得到設備與辦公環境中WiFi熱點的距離。在移動考勤系統場景中，設備距離WiFi熱點越近，匹配度越高；距離越遠，匹配度越低。所以在系統內部可以使用匹配度來代替距離，并用匹配度作為簡化的WiFi指紋匹配方法的輸出，此時，當匹配度高于某一個閾值時，即可認為攜帶該設備的員工到達了辦公地點，生成考勤數據。

每個辦公地點的WiFi指紋包含多個熱點，每個WiFi熱點包含3個信息：SSID、BSSID和信號強度，其中SSID是人工取的WiFi熱點名稱，BSSID代表了路由器的MAC硬件地址，全世界唯一；信號強度代表了采集指紋時，當前環境中某一WiFi信號的強度，代表該WiFi熱點在匹配時的權值。在進行WiFi指紋注冊和用戶上傳WiFi指紋用于匹配時，均進行篩選，信號強度低于閥值的WiFi熱點，則認為其不具備作為可被鑒定指紋的能力，進行刪除操作。針對特定的WiFi熱點，指紋庫中信號強度越大，匹配度就越大；指紋庫中與用戶信息中信號強度差距越小，匹配度就越大。某辦公地點所包含的WiFi指紋中所有WiFi熱點與用戶當前環境WiFi指紋的匹配度之和，即為該辦公地點的匹配度。

經過遍歷所有辦公地點的WiFi指紋和計算，可以最終得到所有辦公地點的匹配度，選擇其中一個最大的，與指定的閾值相比較，如果高于閾值則認為用戶到達該辦公環境，匹配成功，低于閾值則匹配失敗。具體值根據不同的的應用場景和調整因子不同，應根據具體場景進行實驗確定。

3 WiFi指紋變化監測及自動更新方法

在傳統的WiFi指紋定位技術應用中，如果WiFi熱點發生變化，這需要人到多個辦公地點進行現場測量新的WiFi指紋并更更新至指紋庫，意味著大量的人力成本。本文提出了一種監測WiFi指紋變化和自動更新的方法，可節省WiFi指紋的人工更新。因為辦公場所的WiFi變化絕大多數情況下只是單個WiFi熱點的增加或刪除，所以辦公場所的WiFi環境變化具備相對連續的特征。這種幅度較小的變化并不會導致匹配失敗。

同時，在WiFi指紋匹配時，當前環境的WiFi指紋特征實際是攜帶了更新后的WiFi指紋。這就意味著，在我們可以探測到發生了變化的WiFi熱點及其對應辦公地點，只要采取方法確定變化，即可進行更新。這時，當某個用戶上傳來的WiFi指紋特征與某個辦公地點匹配成功后，兩個指紋所包含的WiFi熱點并不完全相同，會有WiFi熱點的增加、減少和相同WiFi熱點的信號強度變化。增加、減少和信號強度變化超過某特定閥值的WiFi熱點信息即作為本流程的開始輸入。如果該WiFi已經出現在了更新數據庫內并超過了一周，說明這個WiFi熱點確定已經增加，所以將該WiFi熱點的信息插入或更新入該辦公地點對應的WiFi指紋列表，即可實現。

4 小結

該方案有效改進了傳統的WiFi指紋技術，簡化了WiFi指紋的前期注冊和后期匹配步驟，從而可以允許員工在任何有WiFi覆蓋的區域使用手機進行考勤，不受考勤機放置限制，同時節省了考勤機的設備成本，并且WiFi指紋自動更新機制也可節省指紋定期維護的人工成本，技術上也有著較大的優勢，也必將為可移動考勤系統實現提供有力的基礎技術支持。

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