基于WiFi的室内三维定位技术研究

【摘要】 全球定位系统以其定位精度高、操作简便等特点在实际工作生活中得到了广泛应用，很大程度上促进了社会进步，具有重要的现实意义。然而全球定位系统在运行过程中，对室内位置的精确定位受到信号折射、人员走动等因素干扰，导致定位位置数值偏差较大，无法满足实际需求，存在的问题亟待解决。

【关键词】 WiFi 全球定位系统 三维定位技术 信号折射 定位精度

随着无线局域网络的不断兴起与发展，在社会经济生产生活所发挥的作用与日俱增。目前基于WiFi的室内三维定位技术由于成本较低、应用操作简便而得到了广泛使用，在现阶段经济发展中起到了重要的促进作用。因此本文将针对基于WiFi的室内三维定位技术进行研究，深入分析其所应用的主要技术以及工作原理，为其他研究提供借鉴参考。

一、基于WiFi的室内三维定位技术工作流程分析

随着无线局域网络应用程度的进一步加深，在社会经济生产生活中发挥了重要的作用，其相应的三维定位技术具体工作流程如图1所示。

图1 基于WiFi的室内三维定位技术工作流程

1.1信号采集

信号采集是整个三维定位技术发挥作用的先决条件。相较于室外空旷环境，室内空间狭小、环境复杂、人员走动以及物品陈列都会对无线信号传播产生较为严重的影响，因此信号采集需要使用先进设备，通过运用高斯分析模型，对收集到的多个Received Signal Strength Indication（RSSI）数值进行分析处理，选取干扰性强的数据，运用临界点常数来排除不相关数据或者数据偏差值较大数据的影响，继而提高信号采样的准确性，为信号采集工作服务。

1.2测距

测距工作主要是计算待测点与各个接入点之间的实际距离，即将室内空间根据接入点的位置以及信号传播特性划分为多个测量区域，在定位过程中根据上一接入点的信号衰弱程度来选取室内信道模型，继而计算出待测点与接入点之间距离，达到测距的目的[1]。

1.3初始位置估计

初始位置估计是根据待测点与接入点之间距离来计算待测点坐标位置。为了能够有效降低系统复杂程度，提高定位效率以及准确定，实现三位定位，基于WiFi的室内三维定位技术采用了几何法来计算待测点位置坐标。根据待测点到四个测量点之间已知距离，运用四边测量方法以及非线性最优化计算方法来确定待测点初始位置估计结果。

1.4结果修正

结果修正工作采用卡尔曼滤波对上一步所得到的初始位置估计结果进行修正。卡尔曼滤波主要作用为消除待测点移动轨迹中存在的跳变点，以提高检测数值的精度，实现室内准确三维空间定位[2]。

二、基于WiFi的室内三维定位运用技术分析

2.1短程感应技术

短程感应不过分强调定位位置的精确程度，而是运用信号采集方式来将用户处于信号范围内大致活动距离进行估算，划定室内活动空间，以方便进一步进行数据收集分析工作。实际运用中可以通过基站标示以及物理联系方法，技术应用较为简便，不仅降低了基于WiFi的室内三维定位系统的总成本，也将实际信号收集测量工作推向了一个更高的发展阶段。

2.2三角定位技术

三角定位技术是利用三点定一个平面空间的原理，使用测量到的角度以及距离来估计移动终端位置。实际运用中可以根据基站所接受到的移动终端信号以确定其所处角度，再根据基站自身地理位置信息来计算待测点准确的地理位置信息以及距离，将数据结果呈现在使用此系统的用户面前，继而达到三维空间定位的目的，数据相对较为准确，误差基本上处在系统允许范围内，不影响测量精度。

2.3指纹识别技术

指纹识别方法主要是提取某个位置的信号强度信息、空间谱信息、图像信息等，通过寻找与之相关联的位置信息，假若每个位置信息所包含的数据资料都是唯一的，那么将大量具有关联性的位置信息整合成一个独特的指纹信息并建立相应的位置指纹数据库。根据实际需求通过查找相关的指纹数据信息来实现空间三维定位[3]。

2.4惯性导航技术

惯性导航（inertial navigation）依据牛顿惯性原理，通过使用惯性元件来测量惯性物体本身的加速度、角速度，通过运用不同计算方法来得出惯性物体的速度、所处位置以及姿态等信息，从而实现对惯性物体惯性导航定位的目的。在运用惯性导航技术时需要严格注意累计误差所导致的定位漂移问题，防止对精确定位测量造成较为严重的干扰现象。

总结：综上所述，基于WiFi的室内三维定位技术是目前室内定位常用手段之一，随着技术的不断发展完善，相信室内空间三维定位技术将会取得更为显著的进步，测量结果也会更加精确，为实际工作提供更优质的服务。

参 考 文 献

[1]颜俊杰.基于WIFI的室内定位技术研究[D].华南理工大学，2013.

[2]李海莲.基于移动终端的室内三维定位及跟踪技术研究[D].北京邮电大学，2013.

[3]姜莉.基于WiFi室内定位关键技术的研究[D].大连理工大学，2010.