无线局域网的定位技术有哪些？如何实现定位系统设计？

WIFI定位系统原理和应用

WIFI实时定位是利用现有的无线网络，配合WIFI标签和相关的移动终端设备比如WIFI手机，PDA,笔记本电脑等，再结合相应的定位算法，来确定相关人员和物品位置的一种定位技术. WIFI实时定位系统系统构成分为硬件部分和软件部分，其中硬件部分包含AP和标签。

本文介绍如下内容：

1、WIFI定位和其他定位技术对比

2、WIFI定位简介

3、WIFI定位系统架构和算法

4、WIFI定位系统的应用实例

11 WIFI定位和其他定位技术对比

到目前为止应用最广泛的还是“全球卫星定位系统(GNSS)，用户需要手持接收器或者是在汽车上、轮船上、飞机上等安装接收器接受卫星信号，从卫星接收信号后从而来计算出位置。GNSS定位如果想计算出位置，必须要在空旷范围且没有什么阻挡的地方，满足至少从3颗卫星中获取信号。

现在的公共场所越来越大，现代化程度越来越高，GNSS定位的不足之处已经逐渐显现出来，已经不能满足这些场所。比如说商场内不能进行定位，客户找商品比较麻烦。地下车库不能进行定位，车主不知道哪里有空的车位，停车难等。到这个时候，WIFI精准定位就派上用场了，WIFI网络能像GNSS一样发出信号，客户的电脑、手机、IPAD等移动终端都能接受信号，WIFI精准定位就是解决现在的公共场所出现的定位问题，应用范围广、门槛低。

自从儿童定位电话手表的问世以来，越来越多人问什么是WIFI定位，WIFI定位跟其他定位的区别在哪儿?

1.以往定位设备一般支持：GNSS+LBS定位。GNSS就是用“全球卫星定位系统(GPS)进行定位。卫星定位是最[敏感词]的，差错5-30米，但缺陷也很明显，耗电。LBS是基站定位，通过设备里边装置的SIM卡进行定位，定位到这个SIM卡所搜索到的邻近基站塔，不管是单基站定位，还是多基站定位，都会有差错，差错大小取决于邻近基站掩盖密度。在一些乡村基站定位常常差错1-2公里，城市中大约200-500米。

2.WIFI定位：是通过扫描到设备邻近的WIFI MAC地址进行定位，设备上传WIFI MAC地址到服务器。服务器解分出这个WIFI MAC地址对应的经纬度，数据来自于第三方平台或程序本身数据采集。WIFI定位差错或许30-500米，但WIFI定位需要程序过滤许多判断，过滤一些随身WIFI，车载WIFI等。

3.WIFI精准定位与GNSS定位的比较:

1)GNSS定位主要应用于室外，比较空旷的地方。WIFI精准定位应用于室内，公共场所的定位不受影响。

2)GNSS定位设备成本相对较高，而wifi精准定位价格便宜。

3)GNSS 定位精度高。定位精度：GNSS定位>WIFI定位>LBS基站定位。

在万物互联的大背景下，位置信息的获取和应用在项目落地中越来越重要。相对于室外定位，室内定位的工作环境更为复杂、精细，其技术更是多种多样。

一般情况下，我们根据技术原理和使用信号源的不同，可以将室内定位技术分为以下这些：

按定位原理划分：ID 定位、区间定位、三边定位、信号到达角定位、指纹定位、惯性推算等;

按定位所使用的信号源划分：Wi-Fi定位、ZigBee定位、蓝牙定位、UWB定位、RFID定位、卫星定位、低频触发定位、基站定位、声波定位、光定位、地磁定位等。

未来，室内定位技术将席卷我们生产、生活的方方面面，例如：智慧工厂人员及货物管理与调度、 生产安全管理、地下停车场寻车导航、智慧大楼人员/访客定位管理、 会展位置导航等。

下面我们就来探讨一下，目前的行业应用中比较常见的、基于无线局域网的三种室内定位技术。

Wi-FiWi-Fi定位，2010年前后，开始在基于定位标签的人员监控行业领域应用起来，2013年，基于手机的Wi-Fi探测等应用也随之崭露头角。

目前，Wi-Fi定位是比较流行的一种室内定位技术，其定位方法是基于信号强度的传播模型法和指纹识别法。

信号强度的传播模型法，是指使用当前环境下假设的某种信道衰落模型，根据其数学关系估计终端与已知位置AP间的距离，如果用户听到多个AP信号，就可以通过三边定位算法来获得用户的位置信息;指纹识别法，则是基于Wi-Fi信号的传播特点，将多个AP的检测数据组合成指纹信息，通过与参考数据对比来估计移动物体可能的位置。

在定位精度为米级的一些场景，可利用Wi-Fi进行覆盖，该技术适用于对人/车的定位导航，医疗机构、商场、主题公园等场景。

蓝牙

2014年左右，基于蓝牙的定位技术开始在监控定位领域被应用。

2017年7月，蓝牙mesh正式推出，在一年半的时间里，已经有超过105种具有蓝牙mesh网络功能的产品获得认证，其中包含芯片、协议栈、模组及终端产品供应商等。

为了满足位置服务市场不断增长的需求，全新蓝牙5.1标准新增了寻向功能，可帮助设备明确蓝牙信号的方向，进而帮助开发者解读设备方向的蓝牙接近(proximity)解决方案，实现厘米级位置精度的蓝牙定位系统。

基于位置的蓝牙服务解决方案通常分为两类：接近类解决方案和定位系统。无论是实时定位，还是室内定位，原理都是类似的，即在数据包传输中加入RSSI(接收信号强度)机制，通过RSSI来虚拟出产品的大致范围，再通过三边测量法，实现相互交集的测量算法，最终完成室内定位。

蓝牙定位，只要设备的蓝牙功能开启，就能够对其进行定位。蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大，且蓝牙器件和设备的价格比较贵。

根据《2019蓝牙市场最新资讯》显示，位置服务已成为增长最快的蓝牙解决方案，预计未来五年其年复合增长率将达到43%。

蓝牙定位主要用于对人的小范围定位，例如单层大厅或商店，现在已经被某些厂商开始用于LBS推广。

UWB

近年来，随着UWB芯片方案的成熟和成本的下降，国内研究UWB定位技术的公司不断涌现。UWB是一种传输速率高(最高可达1000Mbps以上)，发射功率较低，穿透能力较强的无线定位技术。

UWB定位是由多个传感器采用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)和AOA定位算法对标签位置进行分析，具有多径分辨能力、精度高、定位精度可达厘米级等特点。

TDOA是一种利用到达时间差进行定位的方法又称为双曲线定位。标签卡对外发送一次UWB信号，在标签无线覆盖范围内的所有基站都会收到无线信号。如果有两个已知坐标点的基站收到信号，标签距离两个基站的间隔不同，那么这两个基站收到信号的时间点是不一样的。

基于信号时间的定位系统，例如UWB，一旦遇到墙体遮挡的情况就需要重新部署。同等面积，房间数量增加一倍，基站用量也将增加一倍，其在空旷场景基站更易部署。

目前使用UWB定位技术的行业是隧道、化工厂、监狱、医院、养老院、矿井等行业。

局域网定位技术的比较上述几种基于无线局域网的定位技术，其中，超宽带的定位系统，定位精度一般可达厘米级，但这样的定位应用范围较小，需对网络重新进行部署，并且使用者需要使用专用的信号测量设备，实现成本较高;其他定位方式的精度虽然稍差，同时成本也较低，一般使用信号强度作为参考。

这几种无线局域网一般应用于室内场景，受到室内环境的复杂影响，信号接收强度会容易波动，仅使用信号强度很难实现精确定位。

因此，根据测量参数的不同，还可以使用基于接收信号到达时间法和基于接收信号到达角度的方法实现定位。

Wi-Fi、蓝牙和UWB这三种技术，就定位精度来讲，UWB可达厘米级的定位，蓝牙为厘米到米级，而Wi-Fi仅为米级的精度;就抗多径和抗干扰方面，UWB明显好于其他两者;就传输距离来看，Wi-Fi是最远的，UWB次之，蓝牙传输距离最近;此外，在建设成本方面，UWB的成本要远远高于Wi-Fi和蓝牙。